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无人艇信息网络及控制系统设计

杜婷茹  
【摘要】:由于海洋权益及海洋环境保护问题的日益突出,水面无人艇的研究受到世界各国的普遍重视,我国也正在加紧研究中。无人艇作为维护海洋权益及监测海洋环境的重要工具,将向着智能化、标准化、网络化的方向发展。安装在艇上的各种设备和传感器信息数据传输的实时性和可靠性是实现无人艇操控的前提。因此,构建一个稳定的信息网络是实现无人艇远程遥控与自主航行的首要条件。本文针对无人艇的这一要求展开了研究。 本课题的主要研究内容是以自主研制的无人艇为平台,选取合适的通信方式将无人艇上的各个电子设备互联,构建一个将NMEA2000(NATIONAL MARINE ELECTRONICS ASSOCIATION2000)网络、以太网和串口通信相结合的无人艇信息网络及相关控制系统,可以实时获取无人艇的运动信息并准确发送控制命令。主要进行了以下几方面的研究工作: 首先对无人艇信息网络及控制系统的总体结构进行了设计,根据无人艇的通信需求以及各个设备的通信方式将系统划分为底层和上层。底层由NMEA2000网络和串口通信组成,上层为以太网通信。然后对各个通信协议进行设计,先是设计了串口通信的协议内容与格式,包括NMEA0183协议的实现以及与主机推进系统的通信方式。接着对NMEA2000协议的报文组成、报文发送和接收进行了详细解析,最后确定了以太网TCP (Transmission Control Protocol,传输控制协议)数据包的组成内容并确定了用户数据报文的定义规则,设计了基于NMEA2000、串口和以太网的无人艇信息网络及控制系统。本文使用VC++进行系统的软件设计,包括无人艇信息综合处理系统和地面站综合监控系统两部分,实现了实时数据采集、显示,控制命令发送、通信协议转换等功能,并使用access数据库保存数据,达到了远程访问、远程遥控的效果,最终实现了无人艇的智能化,网络化。


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