無人試驗船控制平臺的設計及測試研究.pdf

1、近些年來，由于海洋氣候變化異常，海嘯、臺風活動頻繁，海洋能源危機，環(huán)境污染嚴重，海上現(xiàn)場作業(yè)或執(zhí)行任務的危險也逐漸增多，為保證海事人員的生命安全，無人化智能船舶研究已逐漸成為船舶行業(yè)的一個熱點。無人船應用需求主要表現(xiàn)在:海事巡航執(zhí)法、危險海況下的無人遠程救援、能源勘探、環(huán)境監(jiān)測、軍事偵察作戰(zhàn)等。
　　 無人船要體現(xiàn)其高度智能化特征，其研究難點在于對關鍵控制技術如自主巡航、自主避碰等方面的突破。相比國外對無人船的研究而言，國內還處

2、于起步階段，目前研究重心大多停留在對控制系統(tǒng)和理論的仿真研究階段，而在實物研究方面還相對薄弱，很多關鍵技術研究缺乏實際船舶航行數(shù)據(jù)而無法驗證其可行性，為保證安全則不能直接用于未來實船上。
　　 因此在保證研發(fā)自主性和低成本基礎上，本文依托于某無人海事船研究項目，采用計算機仿真結合實物模型的半實物化研究方法，以小尺度船模為研究對象，設計無人試驗船控制平臺，對實際無人海事船應具備的基本功能展開前期研究，并通過實驗來測試相關功能，驗證

3、該控制平臺的可行性，其研究成果對未來無人船研究和發(fā)展有重要參考價值。
　　 本文首先在詳細分析國內外研究現(xiàn)狀基礎上明確了研究方法和需求，提出了無人試驗船控制平臺總體方案，在系統(tǒng)結構組成上將整個平臺分為船端航行子系統(tǒng)、岸端監(jiān)控子系統(tǒng)兩部分，并結合船岸通信元對平臺基本功能進行了規(guī)劃。然后對系統(tǒng)各功能單元模塊展開了設計，包括船端核心控制器、多源航行信息采集單元、驅動及控制單元、通信單元的設計，重點介紹了主要芯片或設備選型、接口電路、軟

4、件程序工作流程，涉及的技術有DSP及單片機控制技術和無線通信技術。
　　 為檢測平臺運行穩(wěn)定性和準確性，驗證遠程遙控功能和航向保持功能，本文設計了兩個實驗進行測試:通信及遙控測試實驗和靜水域航向保持自主航行實驗。文中設計了監(jiān)控測試軟件和實驗方法、步驟，對實驗結果作出了詳細分析，最終實現(xiàn)了實驗基本目標:在遙控狀態(tài)下，試驗船能執(zhí)行正確的動作姿態(tài);在自航狀態(tài)下，即使有小風浪影響，試驗船也能很快自主調整實際航向，并能在允許誤差范圍內接近