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基于改进型APF算法的无人船避障及水质监测系统设计
| 论文题名： | 基于改进型APF算法的无人船避障及水质监测系统设计 |
| 关键词： | 无人船;水质监测;APF算法;物联网;监测软件 |
| 摘要： | 近年来，我国各行各业对用水量的需求日益增加，水资源环境受到了严重挑战。政府对日常的水质监测任务提出了更高的要求，由过去的人工采样水质到如今使用无人船来进行水质监测，而无人船在未知水域中行驶需要考虑障碍物的影响。我国在无人船系统及其避障算法的研究尚处于起步发展阶段，同时也取得了一些实质性的进展，这一技术成为了现如今的研究热点。 本文在分析国内外的无人船避障系统相关研究的基础上，设计了一种基于改进型APF算法的无人船避障及其水质监测系统。该系统采用物联网三层架构，包含了感知层、网络层、应用层。感知层主要由控制器模块、信息采集模块、驱动模块、电源模块组成，网络层由无线数传模块和GPRS模块组成，应用层由C#语言编写的无人船水质监测人机交互界面和SQL语言编写的数据库系统组成。无人船搭载感知层和网络层的设备模块，加入UCOSIII多任务操作系统，实时记录当前GPS坐标、方位角、模式选择，并将数据通过无线通信模块发送至监测软件进行处理。监测软件融合多线程技术提取有效数据，根据超声波测距信息利用改进型APF算法判断周围障碍环境，下达指令控制无人船的运动状态。无人船到达指定地点，等待一段时间进行水质检测任务，测量结束后，将结果传输至数据库方便日后查询。 本系统经过多次试验，最终结果表明基于改进型APF算法的无人船避障及水质监测系统能够适用于未知水面上作业，不仅能够完成水质监测和避障任务，而且提供手动控制、地图标点、轨迹跟踪、自动导航、模式选择、水质历史信息查询等功能，拥有较为友好的人机交互界面。本系统具备较强的实用性与可行性，无人船在水域中运行稳定，数据传输准确，对目前水质监测、海洋测绘、农业水产养殖都具有指导意义。 |
| 作者： | 范文帅 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 刘星桥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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