隨著我國(guó)對(duì)海洋的探索,水上無(wú)人船得到了越來(lái)越多的關(guān)注。無(wú)人船不僅僅應(yīng)用于軍事勘測(cè),在水上營(yíng)救、垃圾清理和節(jié)日表演等方面發(fā)揮著自己的作用。然而市面上的水面無(wú)人船在避障方面,由于水面上的復(fù)雜情況,水面區(qū)域不方便操作人員進(jìn)入,無(wú)人船在水域會(huì)遇到障礙往往不能及時(shí)躲避。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題和操作者的需求,本文以小型無(wú)人船為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)微型無(wú)人避障船,重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了基于嵌入式技術(shù)的無(wú)人避障系統(tǒng)。針對(duì)無(wú)人船的設(shè)計(jì),本文以樹(shù)莓派為核心搭建無(wú)人避障船。通過(guò)上位機(jī)傳遞信號(hào)完成對(duì)無(wú)人船在水中的控制。通過(guò)雷達(dá)傳感器模塊和紅外傳感器模塊進(jìn)行對(duì)障礙物的信息采集,將采集的信息傳遞給樹(shù)莓派。本文設(shè)計(jì)了防漏模塊,實(shí)時(shí)檢測(cè)船體的漏水情況。圖像采集模塊和樹(shù)莓派Wi-Fi的AP模式進(jìn)行視頻傳輸,通過(guò)視頻傳輸檢測(cè)無(wú)人船前方的實(shí)施狀況。本文對(duì)避障問(wèn)題的研究,通過(guò)一個(gè)雷達(dá)傳感器模塊和五個(gè)紅外傳感器模塊實(shí)現(xiàn)了水面上障礙物信息的采集,通過(guò)雷達(dá)傳感器模塊實(shí)現(xiàn)了探測(cè)障礙物距離,并通過(guò)舵機(jī)云臺(tái)配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物方位進(jìn)行判斷達(dá)到避障。通過(guò)紅外傳感器模塊對(duì)五個(gè)方位障礙物數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,通過(guò)不同位置傳感器的響應(yīng)達(dá)到判斷障礙物位置的目的,并通過(guò)Bug... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

以色列無(wú)人船F(xiàn)ig.1.1UnmannedIsraeliship

?脅杉??∮昧頌捉幼值耐ㄐ歐椒ǎ?罱?薌PS通信傳輸框架，對(duì)無(wú)人船的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了搭建，并對(duì)無(wú)人船的姿態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)融合算法進(jìn)行仿真[18]。如今，越來(lái)越多的民用無(wú)人船出現(xiàn)在視野之中，2018年的春晚上，在波濤翻滾的珠江口海面上，一艘7.5米長(zhǎng)的“瞭望者”號(hào)海洋無(wú)人艇帶領(lǐng)著80條1.6米長(zhǎng)的ME40小型無(wú)人船，列隊(duì)成海上的“離弦之箭”穿過(guò)港珠澳大橋，一轉(zhuǎn)眼間，由零度智控和高巨創(chuàng)新共同組建的無(wú)人船編隊(duì)仿佛變成一條3D立體的白海豚，徑直躍過(guò)煙花環(huán)繞的港珠澳大橋，無(wú)人艇則閃爍著燈光，化作一片海上漣漪[19]，如圖1.2所示。圖1.2云州智能無(wú)人船船隊(duì)Fig.1.2Yunzhouintelligentunmannedshipfleet我國(guó)現(xiàn)有的無(wú)人船存在成本高、避障功能欠缺的缺點(diǎn)，主要的原因是光學(xué)傳感器在反光區(qū)域無(wú)法穩(wěn)定的運(yùn)行，這導(dǎo)致了無(wú)人船的智能化程度不高，往往需要操作者的干預(yù)才能成功避障，這就會(huì)導(dǎo)致人工成本和經(jīng)濟(jì)成本的增加。因此，采用自動(dòng)避障的無(wú)人船會(huì)大幅度提高效率和節(jié)約成本。目前，全球無(wú)人船行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)需求量也在急劇增長(zhǎng)，我國(guó)淡水以及海洋資源極其豐富，這為中國(guó)無(wú)人船企業(yè)通過(guò)加強(qiáng)研發(fā)創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)，搶占市場(chǎng)提供了絕佳的契機(jī)。1.3本文研究的主要內(nèi)容本文設(shè)計(jì)的基于樹(shù)莓派的無(wú)人避障船主要針對(duì)無(wú)人船在航行中對(duì)障礙物的處理，對(duì)于無(wú)人船前方的障礙物設(shè)計(jì)了無(wú)人船避障系統(tǒng)，并配了圖像采集模塊，

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖2.2無(wú)人避障船控制系統(tǒng)架構(gòu)示意圖Fig.2.2Schematicdiagramofunmannedobstacleavoidanceshipcontrolsystemarchitecture由物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)構(gòu)架的無(wú)人船避障控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：第一部分是無(wú)人避障船船載子系統(tǒng)，即為感知層；第二部分是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，即為網(wǎng)絡(luò)層，用于下位機(jī)和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換；第三部分為安卓手機(jī)人機(jī)交互端，即為應(yīng)用層，可實(shí)時(shí)觀測(cè)、監(jiān)控?zé)o人避障船。通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)配合完成無(wú)人船的避障功能，具體含義如下：（1）數(shù)據(jù)的采集：通過(guò)將雷達(dá)模塊采集的距離信息、紅外模塊測(cè)得到障礙物的位置信息、GPS信息、無(wú)人船姿態(tài)信息等模擬量信息進(jìn)行采集，并且將模擬量信息轉(zhuǎn)化為可讀取的數(shù)字量信息。（2）每個(gè)傳感器檢測(cè)小模塊將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送到樹(shù)莓派控制器中。（3）樹(shù)莓派控制器將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)安卓端屏幕上進(jìn)行顯示，方便人們實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)人船運(yùn)行狀況，并且可通過(guò)按下上位機(jī)屏幕端的不同控制按鈕，將數(shù)據(jù)傳送給控制器，控制器控制電機(jī)運(yùn)行速度，從而改變無(wú)人船運(yùn)行軌跡。無(wú)人避障船控制系統(tǒng)整體框圖如圖2.3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3252914