高速水下无人艇的水面监控系统研究

摘要

高速水下无人艇是一种相似于潜艇外形和操纵方式、相似于 UUV控制方式的无人水下航行器。它在海洋调查，资源勘探，潜艇救援，海底施工以及军事领域具有广泛的应用前景。
　　本项目的研究目的是仿制真实潜艇的外形与操纵方式，设计出与真实潜艇比例为10:1的高速水下无人艇，实现高速水下无人艇中各设备协调工作，完成自航行进入试验区域，以指定轨迹姿态完成试验动作；自动航行进入回收区域并完成数据返回；同时在一定范围内保证水下高速无人艇试验安全的功能。本课题针对该高速水下无人艇，研制出了一套水面主控软件，保障高速无人艇的稳定及可靠运行。
　　本文的主要内容由以下几个部分组成，第一，介绍了目前国内外对于水面主控软件的研究现状。第二，介绍了高速水下无人艇控制系统的整体方案设计概述，主要由两个系统组成，包括水面监控系统方案设计以及艇内控制系统的方案设计。第三，详细地阐述了系统的硬件结构，关键设备选型方案及监控台设计方案。其中系统的硬件部分主要由手操盒，水上主控工控机，无线电通信设备，水声通信设备几个部分组成。第四，提出系统软件的规划，开发了高速无人艇水面主控软件程序，程序包括远程操控模块，通信模块，状态显示模块以及任务预制模块。实现了手操盒操作指令采集解析，水下主控软件指令下发及接收，水上水下系统之间通信协议设定，以及任务预制等功能。第五，设计了数据管理及显示软件模块，用于实现数据处理、参数显示、数据存储、历史数据查询等功能。最后进行联调试验，测试该系统的功能及性能。在软件设计的过程中，根据试验效果，对功能模块的程序不断进行修改调试。在各个功能模块满足要求后，进行整机调试，不断完善系统功能同时提高系统稳定性。
　　在论文的总结和展望部分，概括总结了课题已完成的工作，指出了系统存在的不足并提出了相关改进意见。

目录

声明

1 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3高速水下无人艇控制系统整体概述

1.4课题的主要研究内容及技术路线安排

2 水面监控系统组成及功能

2.1系统硬件结构

2.2关键设备选型

2.3监控台设计

2.4 本章小结

3 水面监控系统水上主控单元软件设计与实现

3.1系统开发运行环境

3.2水上主控单元软件需求分析

3.3水上主控单元软件子模块设计

3.4水上主控单元子模块软件具体实现

3.5本章小结

4 水面监控系统数据管理及显示单元软件设计与实现

4.1系统开发运行环境

4.2数据管理及显示模块软件框架设计

4.3数据管理及显示主程序模块的详细设计

4.4数据管理及显示子程序模块的详细设计

4.5本章小结

5 水面监控系统调试与初步试验

5.1半实物仿真调试概述

5.2半实物仿真试验过程及结果

5.3本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献