水面无人船远程操控设计

作     者：周欣蔚 

作者单位：浙江海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田延飞

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：水面无人船 远程操控 无线通讯 车-舵操控 可视化辅助 

摘      要：中共中央、国务院印发的《交通强国建设纲要》中重点强调智能船舶技术在今后航运业的应用,指出发展船舶远程操控、实现智能航行是智能船舶发展的重要任务之一。水面无人船(Unmanned Surface Vessel,USV)作为船舶智能化趋势下的一个阶段性成果,其未来势必朝着智能船舶的方向不断发展。对于水面无人船来说,朝着智能船舶方向发展就必须突破远程操控这一智能船舶发展的关键技术。因此本文针对智能船舶发展趋势下的水面无人船远程操控展开研究。本文重点进行了下述工作:第一章为绪论。阐述了科研背景及研究内容,说明了文章的科研意义并交待了本文的研究内容及技术路线。第二章设计了无线通信系统。选择4G通信技术作为实现无线通信的主要形式,通过设备配置及软件调试保证了通信系统的稳定运行,为后续系统的搭建提供了基础保障。第三章设计了车-舵操控系统。首先对车-舵操控的结构功能及实现方法进行了设计阐述;之后通过螺旋桨推进器、步进电机等重点搭建车-舵操控实物部份并加入舵角表、霍尔传感器等器件对舵角及转速等进行反馈;针对车-舵操控的精确度问题,设计引入PID控制器进行自主控制与校正,从总体上实现了高精度的车-舵操控。第四章研发了可视化操控辅助系统。基于采集到的本船位姿、操控指令和航行环境等关键数据设计开发上位机可视化系统,实现数据接收、存储调用及可视化展示等多项功能,有效辅助操控及决策。第五章为试验与验证。对设计的无线通信、车-舵操控、可视化操控辅助三部分进行组装及试验,证明了其有效性和稳定性。第六章为总结与展望。对本文的所进行的研究内容和完成的工作情况进行了总结,并针对尚可深入研究的重要内容给出了展望。本文研究的水面无人船远程操控方法和研发的应用系统,符合智能船舶“远程操控、辅助决策的技术发展要求,为水面无人船在智能船舶方向的发展提供技术与理论基础,同时对于面向智能船舶的相关技术研究提供较好的参考作用。