基于物联网的无人水面艇航行状态监测系统设计

作     者：温小飞 王广哲 周枫 李同兰 WEN Xiaofei;WANG Guangzhe;ZHOU Feng;LI Tonglan

作者机构：浙江海洋大学船舶与海运学院浙江舟山316022 浙江省海洋开发研究院浙江舟山316021 舟山市卓林船舶设计有限公司浙江舟山316000 

出 版 物：《造船技术》 (Marine Technology)

年 卷 期：2024年第52卷第1期

页      面：19-27页

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：浙江省重点研发计划项目(编号:2021C03185) 浙江省市场监督管理局质量技术基础建设项目(编号:20200132) 

主　　题：无人水面艇 航行状态监测系统 物联网 多源传感器 远距离无线电 

摘      要：针对无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)航行状态监测及试航性能评估试验中的参数获取问题,设计一套USV航行状态监测系统。以物联网(Internet of Things,IoT)3层架构为基础,设计小尺寸、低功耗的监测方案。以多源传感器和STM32微控制器作为感知层,以远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)网关及LoRa终端作为数据远程传输途径,以传输控制协议(TCP)作为数据远程传输协议,以云平台作为系统应用层,实现数据采集、传输和应用功能。基于监测系统要求,在应用层设置阈值实现航行状态预警功能。对系统功能及性能进行测试,结果表明,系统横、纵摇精度为±0.02°RMS,风速为(0.2±0.03)m/s,风向为±2.5°,所有监测参数技术指标均符合要求,且丢包率在通信距离小于1.4 km时为1.5%,较传统方法降低约22%。该系统可为进一步完善USV航行状态监测提供技术支持。