移动式水下观测网验证平台
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移动式水下观测网是由一群配备各式传感器且可以依靠水声通信相互协作的自治式水下机器人(AutonomousUnderwaterVehicle)组成,它与固定式海底观测网络等结合起来可以形成一种空间覆盖能力较强的综合性观测网络。移动式水下观测网络涉及到诸多关键技术,而这些关键技术目前为止很少得到试验验证,究其原因主要是因为一个真正的移动式水下观测网络研制和运行成本都十分昂贵。本课题针对现有移动式水下观测网络理论方法与试验验证相脱节的不足,研制了一种低成本的移动式水下观测网络验证平台。该平台由水面监控系统及三台低成本AUV构成。每个AUV都配置了嵌入式计算机、导航设备、运动传感器及水声通讯设备,并且具有自主航行能力。该验证平台可以在水池中利用多个低成本AUV在一定深度的水平面进行移动探测,并且在这过程中AUV之间可以用水声调制解调器实现水声通信。用该平台模拟移动式水下观测网络,可以对移动式水下观测网络中的关键技术进行验证。本文将对该平台的总体设计,低成本AUV的研制(包括硬件及自主控制系统设计)进行详细的介绍,并给出初步的水池试验结果。
摘要 | 第5-6页 |
ABSTRACT | 第6页 |
第一章 绪论 | 第9-19页 |
1.1 引言 | 第9-11页 |
1.2 移动式水下观测网介绍 | 第11-17页 |
1.2.1 移动式水下观测网概览 | 第11-12页 |
1.2.2 移动式水下观测网络的协调控制 | 第12-17页 |
1.3 论文的研究目的和意义 | 第17-18页 |
1.4 论文的创新点 | 第18-19页 |
第二章 移动式水下观测网验证平台总体设计 | 第19-25页 |
2.1 多AUV 系统中AUV 的功能需求 | 第19-20页 |
2.2 移动式水下观测网验证平台简介 | 第20-24页 |
2.2.1 验证平台体系结构 | 第20-21页 |
2.2.2 水面监控系统 | 第21-22页 |
2.2.3 组网AUV | 第22-24页 |
2.3 本章小结 | 第24-25页 |
第三章 低成本AUV 的研制 | 第25-81页 |
3.1 AUV 硬件体系结构 | 第25-34页 |
3.1.1 控制计算机 | 第25页 |
3.1.2 导航与定位设备 | 第25-27页 |
3.1.3 通讯设备 | 第27-28页 |
3.1.4 执行机构 | 第28-31页 |
3.1.5 配电 | 第31-33页 |
3.1.6 AUV 硬件体系图 | 第33-34页 |
3.2 AUV 控制软件设计 | 第34-75页 |
3.2.1 电机控制软件 | 第34-37页 |
3.2.2 AUV 操纵性仿真模型的建立 | 第37-47页 |
3.2.3 AUV 在静水中的操纵性仿真 | 第47-54页 |
3.2.4 AUV 航向及深度运动控制器设计 | 第54-74页 |
3.2.5 基于视线法制导的AUV 路径控制 | 第74-75页 |
3.3 AUV 操控软件界面设计 | 第75-79页 |
3.3.1 软件流程设计 | 第75-77页 |
3.3.2 操控软件界面设计 | 第77-79页 |
3.4 本章小结 | 第79-81页 |
第四章 移动式水下观测网验证平台水池试验 | 第81-84页 |
4.1 单AUV 浮态平衡调节试验 | 第81页 |
4.2 AUV 推进器与方向舵运动控制开环试验 | 第81-82页 |
4.3 AUV 闭环定向运动稳定性试验 | 第82-83页 |
4.4 本章小结 | 第83-84页 |
第五章 总结与展望 | 第84-87页 |
5.1 全文总结 | 第84-85页 |
5.2 进一步研究工作展望 | 第85-87页 |
5.2.1 单AUV 试验 | 第85-86页 |
5.2.2 协调导航试验 | 第86页 |
5.2.3 队形控制试验 | 第86页 |
5.2.4 覆盖控制试验 | 第86-87页 |
参考文献 | 第87-90页 |
致谢 | 第90-91页 |
攻读学位期间发表的学术论文和成果目录 | 第91页 |
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