一种基于多传感器潜器控制系统的研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文一种基于多传感器潜器控制系统的研究姓名：孔德鹏申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：叶秀芬20090301哈尔滨T程大学硕士学位论文摘要本论文研究来源于国家863项目mo．2006AA042248)“低电压驱动水中多功能微型仿生机器人系统研究"。在本项目中，使用水下潜器AUV(AutonomousUndewraterVehicle)完成运送和投放微型仿生机器人的工作。本文重点对该水下潜器控制系统进行研究。导航控制系统是AUV控制系统的重要组成部分。本论文采用了由GPS

2、(GlobalPositionSystem)和姿态传感器MTI(MovingTargetIndicatoO所组成的组合导航系统。该系统将GPS数据与MTI数据进行融合，实现AUV自主导航。为解决GPS信号在水中衰减快和潜器与上位机通信的问题，设计了水面浮漂平台，并在平台上安装了GPS和无线数据传输模块。AUV不仅可将其姿态、位置以及速度信息通过无线数据传输模块发送给上位机，而且可接受上位机控制指令，实现对速度、工作水深、位置的远程控制。其中，上位机的显示和控制平台是使用MicrosoftVisualStud

3、io2005搭建的。本文首先对潜器的机械结构、推进系统进行了介绍。然后重点设计了由多传感器系统(GPS、MTI与液位变送器)、DSP和各执行器组成的潜器控制系统。其中对GPS／MTI所组成的组合导航系统，从传感器数据结构、传感器数据融合等诸多方面进行了研究。为了适应多个传感器的数据采集、处理和发送要求，采用了TI公司生产的TMS320F2812做潜器控制系统的数字处理器。其次，论文设计了控制系统的硬件电路和控制系统的软件程序。最后，论文对控制系统各功能进行了试验并进行了深入的分析。在速度、深度、以及自主导航

4、实验中，记录了潜器在接收到变速、上浮、行驶等命令后的工作情况。另外，还模拟水流的干扰作用以验证自主导航功能的实用性。通过以上实验证明，论文设计的水下无人潜器控制系统具有较好性能，达到了设计要求。关键词：无人水下潜器；控制系统；组合导航；信息融合哈尔滨T程大学硕+学何论文ABSTRACTThisthesisisbasedonthe863Projectof‘‘StudyonLowpowerdrivenUnderwaterMultipleFunctionalBiomimeticMicrorobot’’．Thenu

5、mberof863ProgramisNo．2006AA042248．Intheprogram，thebiomimeticmicrorobotisconveyedanddeliveriedbyAUV．ThispaperemphasizesonthestudyofthecontrolsystemoftheAUV．InthecontrolsystemofAUV，navigationsystemisoneoftheimportantparts．Inthisproject，akindofintegratednavig

6、ationsystemswitllGPSandMTIisused．TheautonomousnavigationCanberealizedbyGPSandMTIDataFusion．TosolvethefastdampingoftheGPSsignalinthewater,anovelmethodofsettingafloatingplatformwheretheGPSreceiverisseton，isputforwardinthepaper．Awirelesstransmittingmoduleisal

7、sosetonthefloatingplatform，tomakeAVUcommunicatewitllhostcomputer．AUVnotonlyCansendtheinformationofdepthspeedattitudetothehostcomputer,butalsoreceivethecommandofhostcomputer．BoththespeedandpositionoftheAUVCanbecontroledinthelongdistance．Thesoftwareofdisplay

8、andcontroliscompiledbyMicrosoftVisualStudio2005．Inthepaper,thepartsofAUVareintroducedfirstl％includingthestructureofmechanicalandtheactuatingsystem．Secondly,thestructureofAUV’ScontrolsystemiSdepicted，whichisco