基于DSP和GPRS的无人船运动控制系统设计

发布时间：2017-03-30 03:18

  本文关键词：基于DSP和GPRS的无人船运动控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对于白洋淀湿地生态系统定位研究站的建设,以往定位研究站都有其局限性,覆盖范围有限,不能按照人们的意愿监测湿地生态系统某些地点环境情况,而以往移动监测平台采用ZigBee组网技术对于信息传输又有很大的局限性。人们急需一种能够实现远距离信息传输,而且能够进行半自主航行的水上无人船,来进行湿地的水温水质、环境监测等专业数据采集与通讯传输,作为固定站点动态监测的补充,为白洋淀湿地生态系统调度与运行管理提供更加可靠的依据,针对该情况本课题进行了基于DSP和GPRS的无人船运动控制系统设计。本设计无人船采用高集成度和高可靠性的TMS320F2812DSP芯片为主控板核心芯片,集成了北斗导航定位技术与超声波智能避障技术,半自主水中航行技术和GPRS网络无线通讯技术等,携带能源,依靠自身的自治能力来管理控制自己,实现船体在湿地水域的信息传输,智能避障和半自主航行功能。其中无人船硬件方面:设计了集成有GPRS模块的以TMS320F2812DSP为核心处理器的主控板,设计了以UM220一III N北斗卫星导航模块为核心的北斗导航模块电路和以HMC5883L模块为核心的电子罗盘模块电路,添加了超声波传感器。软件方面:为各硬件设备编写程序实现其相应功能,利用算法实现了超声波自动避障功能,通过无人船与终点区域中心坐标位置关系的计算并进行船体行驶方向调整实现了无人船半自主航行控制。该无人船能够有效的弥补监测漏洞,能够在白洋淀多处水域半自主航行,监测湿地生态系统不同水域环境情况,对固定湿地监测站点进行补充,从而节省大量人力和财力,通过GPRS无线网络将无人船与上位机实现远距离无线连接,便于人们按照自己的意愿远程监测白洋淀湿地水域环境信息,为白洋淀湿地生态系统数据库提供信息资源。
【关键词】：无人船 GPRS无线网络 TMS320F2812DSP 智能避障
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.82;TP273;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 研究的背景10-11
• 1.2 研究意义11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.4 工作安排12-13
• 第2章 无人船系统设计方案13-18
• 2.1 总体设计方案13
• 2.2 各功能部分设计方案13-16
• 2.2.1 远程信息传输设计方案14
• 2.2.2 运动信息采集系统设计方案14-15
• 2.2.3 运动控制部分设计方案15-16
• 2.2.4 供电系统设计方案16
• 2.3 上位机16-18
• 第3章 无人船控制系统各部分设计18-45
• 3.1 远程信息传输系统设计18-22
• 3.1.1 远程信息传输网络比较18-19
• 3.1.2 GPRS功能实现19-22
• 3.2 运动数据采集系统22-25
• 3.2.1 定位数据采集系统22-24
• 3.2.2 方位运动数据采集系统24-25
• 3.3 运动控制系统设计25-41
• 3.3.1 控制核心设计25-26
• 3.3.2 电机驱动电路设计26-29
• 3.3.3 超声波避障设计29-33
• 3.3.4 直线型路径半自主航行控制设计33-36
• 3.3.5 偏转角度 α 的计算36-39
• 3.3.6 曲线型路径半自主航行控制设计39-40
• 3.3.7 无人船与上位机之间的通信协议40-41
• 3.4 系统供电电路设计41-45
• 3.4.1 电机和舵机供电42
• 3.4.2 各模块电源供电电路42-43
• 3.4.3 主芯片供电43-45
• 第4章 系统搭建与测试45-52
• 4.1 上位机系统搭建45-46
• 4.2 无人船平台系统搭建与测试46-48
• 4.3 无人船水中测试48-52
• 第5章 总结与展望52-53
• 5.1 总结52
• 5.2 展望52-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士学位期间发表论文情况57

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