【摘要】：近年來,海洋資源進一步深入開發(fā),海洋安全越來越受到廣泛關(guān)注。水面無人艇(USV),以其體積小、靈活性高、隱蔽性強等特點在海洋資源開發(fā)和裝備軍事方面有著廣闊的使用空間,因此其正在成為各國重點研究和開發(fā)的對象。本文結(jié)合無人艇的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,利用實驗室現(xiàn)有設(shè)備構(gòu)造出一套無人艇操控仿真系統(tǒng),并對各組成部分進行研究。所設(shè)計的無人艇操控仿真系統(tǒng)包含兩個子系統(tǒng),分別為船載系統(tǒng)和岸基系統(tǒng)。其中船載系統(tǒng)由PC機、自動操舵儀、無線數(shù)傳模塊、水平轉(zhuǎn)臺和電羅經(jīng)組成。船載系統(tǒng)與岸基系統(tǒng)之間的信息交換通過無線數(shù)傳模塊完成。岸基系統(tǒng)應(yīng)用Tiny6410 ARM開發(fā)板作為主控制板,運行環(huán)境為Linux系統(tǒng),開發(fā)環(huán)境為Qt Creator。利用QextSerialPort類進行串口通信程序設(shè)計,利用圖形設(shè)計器Qt Designer設(shè)計了具有軟鍵盤輸入的用戶界面�？梢酝ㄟ^用戶界面選擇無人艇的控制方式和設(shè)定航向、航速,通過無線數(shù)傳模塊發(fā)送給船載系統(tǒng),在界面中可以實時顯示由船載系統(tǒng)通過無線數(shù)傳模塊反饋回來的舵角和航向。在船載系統(tǒng)中利用VC++6.0編程實現(xiàn)無人艇數(shù)學(xué)模型解算,PC機作為無人艇數(shù)學(xué)模型運行的載體,電羅經(jīng)放在水平轉(zhuǎn)臺上,水平轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)帶動電羅經(jīng)轉(zhuǎn)動來模擬無人艇航向改變,船載系統(tǒng)通過無線模塊把航向和舵角反饋給岸基系統(tǒng)。根據(jù)岸基系統(tǒng)發(fā)送過來的指令航向,自動操舵儀等設(shè)備為無人艇數(shù)學(xué)模型提供實際的舵角信號,根據(jù)此舵角信號解算出航向,然后將航向信號一路發(fā)送給自動操舵儀形成航向反饋回路,一路發(fā)送給水平轉(zhuǎn)臺控制器。水平轉(zhuǎn)臺控制器同時接收電羅經(jīng)提供的航向信號,兩航向相比得出航向偏差,水平轉(zhuǎn)臺控制器根據(jù)航向偏差發(fā)送脈沖控制信號給步進電機驅(qū)動器用來驅(qū)動步進電機以帶動水平轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn),放在上面的電羅經(jīng)隨著轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動,從而可以模擬無人艇航向的變化。最后進行了系統(tǒng)綜合測試,包括無人艇模型解算測試、通信測試和控制測試。測試結(jié)果表明所設(shè)計的無人艇操控仿真系統(tǒng)能較真實和準(zhǔn)確的反映無人艇的運行狀況,該系統(tǒng)可為后續(xù)相關(guān)研究提供一套仿真平臺。
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在我國用于民事的無人艇應(yīng)用技術(shù)相對比較成熟，如２００８年，新光公司開逡逑發(fā)出的無人艇＂天象１號＂，在奧運會青島帆船比賽期間，為賽事提供可靠的氣逡逑象信息。＂天象１號＂能夠有兩種航行方式，即自主航行和遠程遙控。如圖１．２逡逑所示。逡逑邐Ｉ逡逑：；：■＇邋１逡逑圖１．２邋＂天象一號＂無人艇逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋＂ＴＩＡＮ邋ＸＩＡＮＧ邋ＹＩ邋ＨＡＯ＂邋ＵＳＶ逡逑美國等軍事強國都把發(fā)展無人艇作為發(fā)展未來海上武器的一個重要部分。而逡逑我國無人艇的發(fā)展現(xiàn)狀尚不能滿足在未來海洋戰(zhàn)爭中我軍所面臨的掃雷、反潛和逡逑偵查等多種軍事任務(wù)Ｗ。因此，大力深入開發(fā)研究無人艇的關(guān)鍵技術(shù)，其中包括逡逑無人艇的自主控制、自主識別、自動避障和自主規(guī)劃等自主技術(shù)。研制出具有安逡逑全高效、多功能的無人艇進行軍事裝備，這將對我軍海洋戰(zhàn)爭中，排除海上通道逡逑上的潛在威脅，進巧近距離偵查，獲取對方的軍事詳情，獲得戰(zhàn)爭先機和優(yōu)勢有逡逑著重要的戰(zhàn)略意義。逡逑目前，，無人艇的研究和仿真多采用數(shù)字仿真或者物理仿真。２０１１年，哈爾逡逑濱工程大學(xué)的王卓教授等人利用ＶＣ＋＋６．０／Ｖｅｇａ邋Ｐｒｉｍｅ開發(fā)出無人艇協(xié)同仿真平逡逑臺ｔＷ。２０１２年，哈爾濱工程大學(xué)的廖煌雷博±利用實際無人艇進行了無人艇的逡逑控制算法研充ｔＷ。２０１３年，大連海事大學(xué)的伍文焊碩±利用ＭＡＴＬＡＢ／ＧＵＩ技術(shù)逡逑搭建完成無人艇巧試驗仿真平臺ｔｎｉ。逡逑本文中對無人艇的研究采用混合仿真，即數(shù)字與物理結(jié)合的仿真技術(shù)ｔＢＩ�；戾义虾戏抡媾c純數(shù)字和純物理仿真相比有著獨特的優(yōu)勢。純物理仿真雖然真實性較強

在本文中，新建Ｔ一個帶有山的項目工程后，在項目中添加第Ｈ方逡逑串口類源文件和頭文件。在山中進行界面設(shè)計，包括參數(shù)設(shè)置界面，顯示航跡逡逑變化界面，思示能角變化界面，如圖３．邋３所示，參數(shù)設(shè)置界面如圖３．邋４所示。逡逑？卿邐聽巧Ｐ之Ｔ．Ｉ：－抗逡逑ＥＩＨＮｋ？

本文編號：2532106