嵌入式無(wú)人艇水污染檢測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口素質(zhì)的提高，人們對(duì)水資源的保護(hù)意識(shí)得到加強(qiáng)，各種各樣的水污染監(jiān)測(cè)設(shè)備得到應(yīng)用，但是，這些水污染監(jiān)測(cè)設(shè)備往往價(jià)格昂貴，體積龐大，使用不夠靈活，并且對(duì)一些江河湖庫(kù)等寬闊水域的污染檢測(cè)，必須通過人工攜帶設(shè)備進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)疑加大了操作人員的危險(xiǎn)和檢測(cè)難度。針對(duì)這種情況，本文基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種小型無(wú)人艇（USV）水污染檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于江河湖庫(kù)水污染的抽檢和巡檢，以小型無(wú)人艇為載體進(jìn)行水資源數(shù)據(jù)采

2、集，以電腦作為陸地主體來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，利用3G通信技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。
　　考慮到無(wú)人艇系統(tǒng)的功能、體積、成本等因素，本文以三星公司的S3C2440芯片作為無(wú)人艇的核心控制器，采用Linux操作系統(tǒng)來(lái)搭建嵌入式操作系統(tǒng)平臺(tái)。在無(wú)人艇系統(tǒng)中，為了保障無(wú)人艇安全運(yùn)行同時(shí)完成水污染檢測(cè)，系統(tǒng)搭載了水污染檢測(cè)傳感器組、北斗導(dǎo)航模塊、3G通信模塊等，并且為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)良好的可視化效果，本文采用Qt來(lái)完成上位機(jī)界面軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

3、r>　　同時(shí)，為了提高無(wú)人艇系統(tǒng)的抗干擾能力，減小無(wú)人艇在江河湖庫(kù)運(yùn)行過程中風(fēng)、流、浪、水面水草等外界干擾對(duì)其影響，本文還進(jìn)行了無(wú)人艇控制器的設(shè)計(jì)。采用自抗擾控制技術(shù)，根據(jù)無(wú)人艇的運(yùn)動(dòng)模型，設(shè)計(jì)了三階自抗擾控制器，將江河湖庫(kù)的外界干擾分別簡(jiǎn)化為脈沖干擾、正弦波干擾、隨機(jī)干擾，然后在MATLAB仿真軟件中分別進(jìn)行了無(wú)人艇的航向和舵角的仿真，通過對(duì)比三種干擾條件下PID和ADRC的抗干擾效果，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的自抗擾控制器的抗干擾能力。并且在本

4、文還進(jìn)行了無(wú)人艇模型參數(shù)出現(xiàn)攝動(dòng)時(shí)PID和ADRC仿真，通過仿真結(jié)果，驗(yàn)證了自抗擾控制器具有較強(qiáng)的魯棒性。
　　并且，為了使所研究的無(wú)人艇具備目標(biāo)尋跡功能，本文提出了一種改進(jìn)的A*算法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇路徑規(guī)劃，通過逐步提高A*算法中估價(jià)距離的比重，來(lái)減少A*算法中對(duì)節(jié)點(diǎn)的訪問數(shù)量，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，并且為了減少無(wú)人艇尋路過程中的頻繁轉(zhuǎn)向，本文對(duì)所規(guī)劃的最短路徑還進(jìn)行了平滑改進(jìn)處理，使其更加滿足無(wú)人艇的運(yùn)行要求，并且通過MATLA