海圖作業(yè)標(biāo)繪臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,船舶導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)各類航海導(dǎo)航設(shè)備的功能、性能等方面有了更高的要求。其中,海圖作業(yè)標(biāo)繪臺(tái)性能的提升是提高航海作業(yè)自動(dòng)化水平的一個(gè)重要方面。海圖作業(yè)標(biāo)繪臺(tái)是用來在紙質(zhì)海圖上進(jìn)行輔助航海作業(yè)的標(biāo)繪設(shè)備,其在船舶航行中接收導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)出的位置參數(shù),自動(dòng)或手動(dòng)的制定出航行計(jì)劃,能連續(xù)的繪制出船舶的航跡及各種航海標(biāo)記,并能實(shí)時(shí)顯示與標(biāo)繪本船的經(jīng)緯度,為船舶操作人員提供重要的航行信息。
　　本課題以我校研究的海圖作業(yè)標(biāo)繪

2、臺(tái)為背景,對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究改進(jìn),將目前繪筆的勻速控制方法改進(jìn)為變速與勻速相結(jié)合的控制方法,采用了基于FPGA的接口板代替過去的CDT800接口板來控制步進(jìn)電機(jī),增加了標(biāo)繪已知多目標(biāo)位置點(diǎn)時(shí)的路徑優(yōu)化功能,此外增加了位置補(bǔ)償環(huán)節(jié),從而提高了標(biāo)繪臺(tái)的速度與精度。
　　論文首先介紹了課題的研究背景和國內(nèi)外海圖作業(yè)標(biāo)繪臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r,分析了目前存在的一些問題以及介紹本課題將做的一些改進(jìn)設(shè)計(jì)內(nèi)容。接著闡述了海圖作業(yè)標(biāo)繪臺(tái)標(biāo)繪的理論基礎(chǔ)以及

3、構(gòu)成、工作原理,介紹了改進(jìn)設(shè)計(jì)的要求、性能指標(biāo)以及標(biāo)繪臺(tái)軟硬件系統(tǒng)的總體構(gòu)成。然后根據(jù)對(duì)標(biāo)繪臺(tái)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的分析以及電機(jī)控制方法的研究,選用勻加減速的控制算法來控制電機(jī),并對(duì)其進(jìn)行具體的分析研究以方便實(shí)際應(yīng)用。最后根據(jù)標(biāo)繪多目標(biāo)時(shí)有路徑優(yōu)化的需求,對(duì)基于遺傳算法的路徑優(yōu)化理論進(jìn)行了研究。
　　根據(jù)選用的步進(jìn)電機(jī)勻加減速控制算法及電機(jī)的性能參數(shù),對(duì)其控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算設(shè)定,并根據(jù)實(shí)際需求選用了Xilinx公司SpartanII系列

4、中的XC2S50FPGA作為接口板的核心芯片。然后根據(jù)所用控制算法對(duì)FPGA進(jìn)行軟件編程,先進(jìn)行軟件總體設(shè)計(jì),然后進(jìn)行各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì),主要分為脈沖發(fā)生模塊、脈沖控制模塊和接口模塊,所有模塊封裝在頂層模塊中。在軟件模塊設(shè)計(jì)完成后,編寫激勵(lì)對(duì)其功能進(jìn)行仿真測(cè)試,從而完成接口板的設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)選用的基于遺傳算法的路徑優(yōu)化方法,對(duì)其進(jìn)行具體的軟件編程實(shí)現(xiàn),分為五個(gè)程序模塊進(jìn)行編程設(shè)計(jì),再用主函數(shù)循環(huán)調(diào)用形成一個(gè)整體模塊,最后進(jìn)行相應(yīng)