水下航行器運動控制系統(tǒng)研制.pdf

1、海洋是人類經濟發(fā)展的重要支撐。雖然資源豐富，但是其復雜的環(huán)境使得人們對海底世界的探索知之甚少。水下探測與開發(fā)技術成為各個國家亟待改進與發(fā)展的重要研究課題。研制出功能強大的水下探測設備和能夠監(jiān)控復雜海洋環(huán)境的智能化工具意義重大，也是當前研究的熱點內容。
　　本文在國內外相關研究基礎之上，研制了一套水下航行器運動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有體積小、實時性強、靈活性高的特點，可以實現(xiàn)對水下環(huán)境的實時監(jiān)測，能夠應用于海洋環(huán)境監(jiān)測、運動探險、水下搜

2、救等場景。本文主要研究內容如下:
　　(1)設計了水下航行器運動控制系統(tǒng)的總體框架。確定了水下航行器運動控制系統(tǒng)的控制方式，設計了水下航行器的自動定深、定向策略。依據(jù)實時性要求設計了系統(tǒng)的軟硬件通信方案。
　　(2)詳細設計了水下航行器的軟件架構和硬件架構。軟件上采用Nodejs、SocketIO技術，利用非阻塞IO和事件驅動模型保證了系統(tǒng)較高的實時性能。對軟件系統(tǒng)的服務器、客戶端、控制板模塊做了詳細流程設計。硬件上采用Be

3、agleBone底板和Mega2560做為主控器件。設計了控制板的主要硬件模塊如電源、通信接口、電平轉換、電調保護電路等。并對水下航行器的信息傳感電路做了設計，主要包括溫度、濕度、以及IMU九軸傳感器和壓力傳感器電路等。
　　(3)研究了水下航行器捷聯(lián)慣導技術與傳感器運動數(shù)據(jù)處理算法。對水下航行器的捷聯(lián)慣導技術原理和運動姿態(tài)更新算法做了研究探討。為了準確的實現(xiàn)水下航行器運動姿態(tài)的數(shù)據(jù)融合，進行了卡爾曼濾波等數(shù)據(jù)處理方法的研究。利用