自主式水下机器人测控系统软件设计与实现

齐林庆

中国海洋大学

摘要：

自主式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicles,简称AUV)是当今机器人研究领域最热门的话题之一,它在海洋调查,资源勘探以及军事领域有着广泛的应用前景。AUV的智能化水平在不断的提高,而且工作环境也越来越复杂,因此对AUV的软件系统要求也更高,可靠高效的AUV软件系统对于实现AUV的智能化和保证其自身安全非常重要。测控系统软件作为AUV软件系统的一部分是实现快速航行数据的测量和AUV航行控制的关键。
本课题的研究目的是针对“C-RANGER”AUV的体系结构和实际应用,为其设计实现一套高可靠性,通信灵活,简单易用,具有模块化特点的测控系统软件,本系统采用了软件模块化设计和基于PID的分布式控制方法。
本文的主要内容有以下几个部分,首先介绍了国内外AUV及软件可靠性研究现状等。其次介绍了水下机器人的体系结构研究情况和C-RANGER的体系结构,其总体结构包括使命层、决策规划层、控制层和执行层四个部分,并从子系统部分、系统资源与分配、安全与可靠性部分和应用部分对AUV的体系进行详细分析。还介绍了AUV的通信系统架构和上层软件系统的总体设计,说明了本文要重点研究的内容即由通信模块、数据采集模块、控制模块构成的测控系统软件,论文分两章详细介绍了这三个模块的具体设计和实现,第三章介绍了采用select模型实现的Socket网络通信以及数据采集模块的多线程实现。第四章从不同的模块功能出发介绍了AUV监控和PID闭环控制的实现。为了更好的改进软件的各个模块,提高软件的可靠性,论文第五章采用软件FMEA技术对测控系统软件进行了可靠性分析。最后对全文进行了总结并提出了今后需要改善的地方。

关键词：自主式水下机器人;测控系统软件;模块化设计;分布式控制

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：通信与信息系统

导师姓名：何波

学位年度：2011

语种：中文

分类号：TP242.3;TP311.52

页数：66

在线出版日期：2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）