嵌入式無人艇水污染檢測系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展和人口素質(zhì)的提高，人們對水資源的保護意識得到加強，各種各樣的水污染監(jiān)測設(shè)備得到應(yīng)用，但是，這些水污染監(jiān)測設(shè)備往往價格昂貴，體積龐大，使用不夠靈活，并且對一些江河湖庫等寬闊水域的污染檢測，必須通過人工攜帶設(shè)備進入監(jiān)測區(qū)域來進行檢測，無疑加大了操作人員的危險和檢測難度。針對這種情況，本文基于現(xiàn)代計算機技術(shù)設(shè)計了一種小型無人艇（USV）水污染檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于江河湖庫水污染的抽檢和巡檢，以小型無人艇為載體進行水資源數(shù)據(jù)采

2、集，以電腦作為陸地主體來進行數(shù)據(jù)的實時顯示，利用3G通信技術(shù)，來實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。
　　考慮到無人艇系統(tǒng)的功能、體積、成本等因素，本文以三星公司的S3C2440芯片作為無人艇的核心控制器，采用Linux操作系統(tǒng)來搭建嵌入式操作系統(tǒng)平臺。在無人艇系統(tǒng)中，為了保障無人艇安全運行同時完成水污染檢測，系統(tǒng)搭載了水污染檢測傳感器組、北斗導(dǎo)航模塊、3G通信模塊等，并且為了實現(xiàn)上位機良好的可視化效果，本文采用Qt來完成上位機界面軟件的設(shè)計實現(xiàn)。

3、r>　　同時，為了提高無人艇系統(tǒng)的抗干擾能力，減小無人艇在江河湖庫運行過程中風(fēng)、流、浪、水面水草等外界干擾對其影響，本文還進行了無人艇控制器的設(shè)計。采用自抗擾控制技術(shù)，根據(jù)無人艇的運動模型，設(shè)計了三階自抗擾控制器，將江河湖庫的外界干擾分別簡化為脈沖干擾、正弦波干擾、隨機干擾，然后在MATLAB仿真軟件中分別進行了無人艇的航向和舵角的仿真，通過對比三種干擾條件下PID和ADRC的抗干擾效果，驗證了所設(shè)計的自抗擾控制器的抗干擾能力。并且在本

4、文還進行了無人艇模型參數(shù)出現(xiàn)攝動時PID和ADRC仿真，通過仿真結(jié)果，驗證了自抗擾控制器具有較強的魯棒性。
　　并且，為了使所研究的無人艇具備目標(biāo)尋跡功能，本文提出了一種改進的A*算法來實現(xiàn)無人艇路徑規(guī)劃，通過逐步提高A*算法中估價距離的比重，來減少A*算法中對節(jié)點的訪問數(shù)量，從而提高系統(tǒng)的運行速度，并且為了減少無人艇尋路過程中的頻繁轉(zhuǎn)向，本文對所規(guī)劃的最短路徑還進行了平滑改進處理，使其更加滿足無人艇的運行要求，并且通過MATLA