基于VxWorks的水下机器人嵌入式数据库开发

摘要

近年来，随着海洋研究和开发的不断深入，作为海洋高科技重要组成部分的水下机器人，对其智能水平提出了更高的要求。而作为一个自主式智能系统，其体系结构起到总体集成和总体调度的作用，体系结构中的全局性信息管理是整个系统的心脏，所有的信息都要在这里交换，所以怎么样管理好系统的全局性信息是一个非常重要的课题。智能水下机器人(AUV)以往的数据管理大部分采用文件方式，数据共享性和可靠性不是很好。本论文将嵌入式数据库技术引入其中，使之充当机器人数据管理的角色，对于提高系统可靠性和减少系统资源消耗具有重要意义。 第一部分研究了几种典型的智能机器人体系结构，包括分层递阶式结构、包容式体系结构和功能分布式结构，分析了这三种结构的特点，并结合某型AUV体系结构，分析了全局数据库在体系结构中的重要作用，此外，借鉴功能分布式结构思想提出处理AUV全局性信息的基本结构。 第二部分探讨了数据管理的几种常见形式，并重点分析了嵌入式数据库的特点，特别是它与普通数据库使用之间的区别。研究了几种支持嵌入式实时操作系统VxWorks的嵌入式数据库，分析它们各自不同的特点，为选择相应的嵌入式数据库完成AUV的全局性信息管理提供依据。 第三部分主要利用Sleepycat公司的Berkeley DB和Birdstep公司的RDMe两种嵌入式数据库在VxWorks环境下开发出适合AUV使用的数据库。Berkeley DB是一个简单的基于磁盘文件的数据库系统，本文在“试验2号”机器人平台验证了其用于实时数据采集的可行性，并通过建立全局数据库仿真环境测试了采用Berkele DB和普通文件系统对系统资源的消耗。而RDMe则是支持网络模型和关系模型的双数据模型嵌入式数据库，本文分别利用这两种数据模型设计了数据库，并通过仿真环境测试了其系统开销。 本文通过试验和仿真测试表明，嵌入式数据库用于机器人数据管理是可行的，对提高系统可靠性和减少系统开销具有重要的作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.1.1水下机器人分类

1.1.2水下机器人发展趋势

1.2智能水下机器人体系结构

1.3嵌入式数据库在水下机器人中的应用

1.4课题来源和论文的主要内容

1.4.1课题来源

1.4.2论文主要内容

第2章智能水下机器人体系结构

2.1智能机器人体系结构的意义与作用

2.2智能机器人典型的体系结构

2.2.1分层递阶式结构

2.2.2包容式体系结构

2.2.3功能分布式结构

2.3智能水下机器人体系结构

2.3.1某型智能水下机器人体系结构概述

2.3.2体系结构中的全局数据库

2.4本章小结

第3章嵌入式数据库系统

3.1数据管理概述

3.2嵌入式数据库系统

3.2.1嵌入式数据库概论

3.2.2嵌入式数据库的特点

3.2.3支持VxWorks的嵌入式数据库研究比较

3.3水下机器人数据管理对嵌入式数据库的需求

3.3.1需求背景

3.3.2应用方法

3.4本章小结

第4章Berkeley DB在水下机器人中的应用

4.1嵌入式数据库Berkeley DB

4.1.1 Berkeley DB简介

4.1.2 Berkeley DB技术特性

4.1.3 Berkeley DB系统结构

4.1.4 Berkeley DB使用方法

4.1.5 VxWorks环境下的使用简介

4.2 Berkeley DB在“试验2号”机器人平台的可行性验证

4.2.1“试验2号”简介

4.2.2“试验2号”底层硬件体系结构

4.2.3“试验2号”底层软件体系结构

4.2.4 Berkeley DB应用于底层数据采集的可行性验证

4.3 Berkeley DB在水下机器人全局数据库设计中的应用

4.3.1仿真平台

4.3.2数据库设计及仿真结果

4.4本章小结

第5章RDMe在水下机器人中的应用

5.1嵌入式数据库RDMe

5.1.1 RDMe简介

5.1.2 RDMe的特性

5.1.3 RDMe的数据模型

5.2 RDMe在水下机器人中的应用

5.2.1 VxWorks环境下使用简介

5.2.2仿真测试及结果

5.3本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致 谢

附 录