海圖作業(yè)標(biāo)繪臺關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計實現(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)繪臺性能的提升是提高航海作業(yè)自動化水平的一個重要方面。海圖作業(yè)標(biāo)繪臺是用來在紙質(zhì)海圖上進行輔助航海作業(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),自動或手動的制定出航行計劃,能連續(xù)的繪制出船舶的航跡及各種航海標(biāo)記,并能實時顯示與標(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、臺為背景,對其關(guān)鍵技術(shù)進行研究改進,將目前繪筆的勻速控制方法改進為變速與勻速相結(jié)合的控制方法,采用了基于FPGA的接口板代替過去的CDT800接口板來控制步進電機,增加了標(biāo)繪已知多目標(biāo)位置點時的路徑優(yōu)化功能,此外增加了位置補償環(huán)節(jié),從而提高了標(biāo)繪臺的速度與精度。
　　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設(shè)計內(nèi)容。接著闡述了海圖作業(yè)標(biāo)繪臺標(biāo)繪的理論基礎(chǔ)以及

3、構(gòu)成、工作原理,介紹了改進設(shè)計的要求、性能指標(biāo)以及標(biāo)繪臺軟硬件系統(tǒng)的總體構(gòu)成。然后根據(jù)對標(biāo)繪臺步進電機控制系統(tǒng)的分析以及電機控制方法的研究,選用勻加減速的控制算法來控制電機,并對其進行具體的分析研究以方便實際應(yīng)用。最后根據(jù)標(biāo)繪多目標(biāo)時有路徑優(yōu)化的需求,對基于遺傳算法的路徑優(yōu)化理論進行了研究。
　　根據(jù)選用的步進電機勻加減速控制算法及電機的性能參數(shù),對其控制參數(shù)進行計算設(shè)定,并根據(jù)實際需求選用了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FPGA進行軟件編程,先進行軟件總體設(shè)計,然后進行各個模塊的軟件設(shè)計,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)計完成后,編寫激勵對其功能進行仿真測試,從而完成接口板的設(shè)計。
　　根據(jù)選用的基于遺傳算法的路徑優(yōu)化方法,對其進行具體的軟件編程實現(xiàn),分為五個程序模塊進行編程設(shè)計,再用主函數(shù)循環(huán)調(diào)用形成一個整體模塊,最后進行相應(yīng)