【摘 要】
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新型水下自治平台用于从水面布放设备至海底,或从海底回收至水面。为实现平台的水面调试、自主运动控制及分离任务需要开发适用的监控软件。本文根据以上任务需求以及硬件架
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新型水下自治平台用于从水面布放设备至海底,或从海底回收至水面。为实现平台的水面调试、自主运动控制及分离任务需要开发适用的监控软件。本文根据以上任务需求以及硬件架构设计了集控制、导航/定位及WiFi/水声通信功能于一体的平台自主控制软件,其主要特征为:跨平台、分布式、分层架构及实时控制。监控软件分为水面与水下两部分,两者通过WiFi链路或水声混合链路实现跨平台通信。水下控制软件基于QNX实时操作系统开发,具有分层架构。使用定时器实现了各个控制回路以不同周期运行,使用共享内存与互斥锁解决了进程间通信与临界资源保护问题,软件测试结果证明了可靠性和实时性。以水平位置控制为例进行了运动模块的算法设计,基于平台动力学及李雅普诺夫稳定性证明了控制算法的稳定性,并且通过最优推力分配实现推进器功耗最低并且通过仿真进行了验证。根据平台状态监控及远程控制的任务需求,设计了基于Windows操作系统的水面图形化用户界面(GUI)。在平台下水前,GUI能够对平台进行部件级操作以便于平台的硬件调试和故障排除;平台下水后,GUI可通过WiFi/水声混合通信链路与水下目标机进行交互,实时显示平台的状态信息及任务进度。
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