面向監(jiān)測與探測應(yīng)用的水面自主航行器設(shè)計(jì).pdf

1、水面自主航行器(Autonomous Surface Vehicle，ASV)具有無人化、小型化和智能化的優(yōu)點(diǎn)，在水質(zhì)監(jiān)測、污染源跟蹤、水下目標(biāo)探測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工程技術(shù)界的研究熱點(diǎn)。目前，市場上的水面自主航行器多采用GPS單點(diǎn)定位，定位精度不高，而且以遙控工作方式為主，自主航行功能不夠完善。本課題研制了一種面向水質(zhì)監(jiān)測和目標(biāo)探測的水面自主航行器，采用北斗RTK定位技術(shù)，顯著提高了定位精度，同時(shí)設(shè)計(jì)了航行

2、器控制算法和路徑規(guī)劃方法，有效提高了航行器的智能性和自主航行性能。
　　本文研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處如下:
　　(1)研制了高性能的水面自主航行器。①采用北斗Ⅱ載波相位差分測量技術(shù)，定位精度1～2厘米，測向精度0.2～0.3度，從而為自主航行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);②采用雙動力系統(tǒng)，即水下螺旋槳和水上風(fēng)輪，保證了動力穩(wěn)定。螺旋槳作為主動力，風(fēng)輪作為輔助動力。這不僅提高了最大航行速度，而且在主動力失效（擱淺和機(jī)械故障）的情況下，通過

3、輔助動力保證航行器正常航行;③在視頻避障的基礎(chǔ)上，增加了微波雷達(dá)探測功能，不僅可以探測到障礙物，而且可以檢測障礙物的距離和速度，從而使航行器具有更強(qiáng)大的避障功能;④采用超短波通信和北斗報(bào)文通信相結(jié)合的雙通道通信方式。在超短波通信范圍以外，以北斗短報(bào)文通信方式繼續(xù)控制航行器，可以避免航行器失聯(lián)。
　　(2)提出了一種維諾圖構(gòu)造的水面自主航行器路徑規(guī)劃方法（發(fā)明專利已公布）。將本課題設(shè)計(jì)的自主航行器作為移動基站應(yīng)用于水面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)