基于MOOS的无人水面艇的软件系统设计与实现

发布时间：2017-07-30 05:11

  本文关键词：基于MOOS的无人水面艇的软件系统设计与实现

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【摘要】：海洋是世界上最大的机动空间,由于我们所处的滨海条件,以及世界范围内先进技术的飞速发展,无人作战系统逐渐成为现代武器装备的发展趋势之一。无人水面艇(Unmanned Surface Vessel, USV)作为一种新型的无人操作的海洋机器人,搭载某些传感器系统就可以进行简单地捕捞或者海洋环境信息采集和监测作业,一旦配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统和武器系统后,可执行多种战争和非战争军事任务,如侦察、反潜、反特种作战以及巡逻等作战任务,在无人作战系统占有重要位置,倍受世界各国的重视。目前,美国和以色列在无人艇的研究领域处于世界领先地位,中国尚处于起步价段。本文以硬塑皮划艇为硬件平台,搭载导航控制和通信模块,预先设定无人水面艇的航行路线,实时导航控制,实现无人水面艇的自主驾驶。同时,通过通信模块监测无人艇的航行状态并且可以将岸基平台的控制指令发送给无人艇,对其进行远程控制。MOOS (Mission Oriented Operating Suite)系统是一个呈星型拓扑结构的平台,其结构简单,易于拓展,可跨平台使用,很好地避免了目前无人系统中软件部存在的常见问题。本文主要工作就是基于MOOS平台进行开发,在Linux系统下采用c++编程实现无人水面艇的软件系统。本文首先介绍了无人水面艇国内外的研究现状和发展趋势,然后详细阐述了MOOS系统以及PID控制算法的工作原理,并对无人艇上搭载的传感器的性能参数和通信协议进行了描述,最后对系统进行设计实现和测试。
【关键词】：无人水面艇 MOOS PID控制 串口通信
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.7;TP311.52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1. 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 无人水面艇的研究现状11-16
• 1.2.1 无人水面艇的国际研究现状12-15
• 1.2.2 无人水面艇的国内研究现状15-16
• 1.3 无人水面艇的发展趋势16-17
• 1.4 本文主要内容17-19
• 2. MOOS系统19-30
• 2.1 MOOS系统的设计背景19
• 2.2 MOOS系统的基本原理19-21
• 2.3 MOOS系统的通信机制21-25
• 2.3.1 消息内容21-22
• 2.3.2 MOOS系统的通信原理22-25
• 2.4 应用程序的编写模板25-28
• 2.4.1 Iterate()函数26
• 2.4.2 OnNewMail()函数26
• 2.4.3 OnstartUp()函数26
• 2.4.4 OnConnectToServer()函数26-27
• 2.4.5 编写应用程序27-28
• 2.5 MOOS常用的应用程序28-30
• 3. PID控制算法30-35
• 3.1 控制算法研究现状30-31
• 3.2 PID控制的基本原理31-33
• 3.3 数字PID控制算法33-35
• 4. 无人水面艇的整体设计及传感器介绍35-42
• 4.1 无人艇的整体设计35-36
• 4.2 无人艇的导航模块36-39
• 4.2.1 AHRS——姿态和航向参考系统36-37
• 4.2.2 GPS——全球定位系统37-39
• 4.3 运动控制模块39-40
• 4.4 通信模块40-41
• 4.5 小结41-42
• 5. 无人艇的软件系统设计与实现42-58
• 5.1 软件系统总体设计42-43
• 5.2 串口编程原理43-46
• 5.3 导航系统设计46-50
• 5.4 控制系统设计50-53
• 5.5 其他模块设计53-54
• 5.6 运行结果54-56
• 5.7 小结56-58
• 6. 总结与展望58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 个人简历64-65
• 攻读硕士期间发表的学术论文与研究成果65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 万接喜;;外军无人水面艇发展现状与趋势[J];国防科技;2014年05期

2 秦萍;;舵机在机器人技术中的应用及编程方法[J];价值工程;2013年32期

3 胡志强;周焕银;林扬;刘铁军;;基于在线自优化PID算法的USV系统航向控制[J];机器人;2013年03期

4 李家良;;水面无人艇发展与应用[J];火力与指挥控制;2012年06期

5 熊亚洲;张晓杰;冯海涛;王建华;;一种面向多任务应用的无人水面艇[J];船舶工程;2012年01期

6 赵健;孙耀杰;;基于S3C2440A的直流电机转速控制系统设计[J];现代电子技术;2011年03期

7 严汝建;庞硕;孙寒冰;庞永杰;;水面无人船的发展与使命(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2010年04期

8 陈鸶鹭;程海边;;基于模糊神经网络控制的水面无人艇建模与仿真[J];舰船科学技术;2010年11期

9 刘迪;唐永红;王晶;刘孝磊;;基于改进型BP神经网络的PID控制算法[J];兵工自动化;2010年03期

10 周洪光;马爱民;夏朗;;无人水面航行器发展[J];国防科技;2009年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 管增辉;基于MOOS-FMM的水下机器人软件系统设计[D];中国海洋大学;2014年

2 隋晓丽;水面无人艇航迹控制算法研究[D];大连海事大学;2013年

3 温国曦;AUV组合导航算法研究及基于MOOS平台的系统实现[D];浙江大学;2013年

4 李尹;PID控制算法及其在风速控制中的应用[D];华中科技大学;2007年

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本文编号：592633