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无人试验船控制平台的设计及测试研究
| 论文题名： | 无人试验船控制平台的设计及测试研究 |
| 关键词： | 无人试验船;无人化智能船舶;单片机控制;模块化设计;远程救援;自主航向 |
| 摘要： | 近些年来，由于海洋气候变化异常，海啸、台风活动频繁，海洋能源危机，环境污染严重，海上现场作业或执行任务的危险也逐渐增多，为保证海事人员的生命安全，无人化智能船舶研究已逐渐成为船舶行业的一个热点。无人船应用需求主要表现在:海事巡航执法、危险海况下的无人远程救援、能源勘探、环境监测、军事侦察作战等。 无人船要体现其高度智能化特征，其研究难点在于对关键控制技术如自主巡航、自主避碰等方面的突破。相比国外对无人船的研究而言，国内还处于起步阶段，目前研究重心大多停留在对控制系统和理论的仿真研究阶段，而在实物研究方面还相对薄弱，很多关键技术研究缺乏实际船舶航行数据而无法验证其可行性，为保证安全则不能直接用于未来实船上。 因此在保证研发自主性和低成本基础上，本文依托于某无人海事船研究项目，采用计算机仿真结合实物模型的半实物化研究方法，以小尺度船模为研究对象，设计无人试验船控制平台，对实际无人海事船应具备的基本功能展开前期研究，并通过实验来测试相关功能，验证该控制平台的可行性，其研究成果对未来无人船研究和发展有重要参考价值。 本文首先在详细分析国内外研究现状基础上明确了研究方法和需求，提出了无人试验船控制平台总体方案，在系统结构组成上将整个平台分为船端航行子系统、岸端监控子系统两部分，并结合船岸通信元对平台基本功能进行了规划。然后对系统各功能单元模块展开了设计，包括船端核心控制器、多源航行信息采集单元、驱动及控制单元、通信单元的设计，重点介绍了主要芯片或设备选型、接口电路、软件程序工作流程，涉及的技术有DSP及单片机控制技术和无线通信技术。 为检测平台运行稳定性和准确性，验证远程遥控功能和航向保持功能，本文设计了两个实验进行测试:通信及遥控测试实验和静水域航向保持自主航行实验。文中设计了监控测试软件和实验方法、步骤，对实验结果作出了详细分析，最终实现了实验基本目标:在遥控状态下，试验船能执行正确的动作姿态;在自航状态下，即使有小风浪影响，试验船也能很快自主调整实际航向，并能在允许误差范围内接近目标航向。 本文主要研究成果是:以未来实际无人船基本智能化功能研究为目的，采用了半实物化平台研究方法，设计出了通用的无人试验船控制平台，并通过水上实验实现了远程遥控功能和自主航向保持功能，验证了设计方案的可行性，其研究经验可为项目后续研发或同类型研究提供参考。 |
| 作者： | 钟琎 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 郭建明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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