小型USV水質(zhì)檢測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，水體資源的探測、開發(fā)與保護，日益引起人們的關(guān)注與重視。但是，現(xiàn)有的水質(zhì)檢測系統(tǒng)往往過于龐大昂貴，不夠機動靈活，而且需要耗費大量的人力、物力進行支持與維護，不能夠廣泛應(yīng)用。針對這一社會需求，通過總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)驗技術(shù)，我們設(shè)計了適用于近海及湖泊環(huán)境的水質(zhì)檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以小型USV作為水面載體的數(shù)據(jù)采集部分和以PC機為主體的陸上數(shù)據(jù)處理基站兩部分組成，具有小型化、智能化、模塊化的特點，便于使用和維護。<

2、br>　　USV控制中心運行Android操作系統(tǒng)，在開發(fā)與設(shè)計過程中提供可視化的操作體驗。系統(tǒng)搭載單波束聲納、GPS、位姿參考系統(tǒng)等多種傳感器用于保障USV的航行安全。模塊化設(shè)計的水質(zhì)傳感器組提供多種傳感器接口，可根據(jù)實際需要搭配傳感器類型，用于水體環(huán)境分析。
　　本文以整個項目的設(shè)計流程為線索，著重對項目中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進行詳細(xì)的論述，并通過湖泊實驗驗證項目的可行性。為保證航行安全，USV需要有實時的避障能力。在深入分析聲納

3、控制命令的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計出探測范圍自適應(yīng)避障算法，同時將聲納掃描到的地形輪廓線分為“/”型、“U”型和“∩”型三類，并使用數(shù)學(xué)公式加以描述簡化了計算，使USV的避障行為更具針對性。采用模糊控制技術(shù)對上述三種類型的地形分別進行處理，使避障算法更加智能。
　　為獲取水下地形，對水下環(huán)境進行更好的分析，我們采用點云處理的方法進行水下地圖構(gòu)建。首先，使用單波束聲納獲取水下地形的二維極坐標(biāo)切片信息，通過坐標(biāo)變換生成直角坐標(biāo)系下的二維地形切