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适用于自航行观测平台的分布式多任务开放型测量系统研究

作　者: 吕九红
导　师: 梁捷
学　校: 国家海洋技术中心
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: AUV 实时多任务操作系统 CMX-RTOS 嵌入式 分布式 CAN I~2C 开放式 多传感器采集
分类号: P229
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 41次
引　用: 1次
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内容摘要


文章介绍了自动水下航行体(AUV)的国内外发展基本概况,着重介绍了水下自航行观测平台相关技术发展现状和发展趋势。文章按照功能结构、硬件结构和软件结构的顺序,在分析了分布式与集中式控制体系性能的基础上,重点讨论了布式网络结构中开放式多任务实时数据采集系统的设计与实现。以“863”重大项目“小型自主航行观测技术”为应用背景介绍了观测平台全局网络的设计与构成,阐述了测量子系统在此网络结构中的工作原理。基于开放式、面向任务、模块化设计思想,研究了布式网络结构中实时数据采集系统的硬件结构和软件系统。文章阐述了在分布式体系结构下实时多任务操作系统在测量子系统的应用技术,完成了作为分布式网络节点的测量子系统与上层控制节点的CAN协议通信,并将CAN收发程序嵌入到操作系统中。以CMX-RTOS嵌入式操作系统为基础设计并验证了分布式体系结构下实时多任务测量子系统。讨论了实时多任务测量系统中任务的划分与任务间的协调、调度机制。研究并实现了基于I~2C总线的多路RS-232/485智能转换接口的开放式协议通信控制。实现了多传感器测量任务并发执行,保证了各个传感器测量数据的实时性和有效性。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第1章 绪论  6-12
  1.1 引言  6-7
  1.2 观测型 AUV 发展过程  7-9
  1.3 观测型 AUV 发展趋势  9-10
  1.4 研究内容的来源与研究意义  10-11
  1.5 文章的主要内容和预期目标  11
  1.6 文章的组织结构  11-12
第2章 自动水下航行体控制体系结构研究  12-21
  2.1 AUV 控制体系结构综述  12-13
  2.2 智能梯降及时空分解体系结构  13-15
  2.3 自航行观测平台控制体系结构  15-18
  2.4 分布式与集中式性能比较  18-21
第3章 分布式全局网络的构成研究  21-32
  3.1 分布式网络构成模式比较与分析  21-22
  3.2 全局网络系统方案选择  22-24
  3.3 控制器局域网（CAN）技术概述  24-28
    3.3.1 控制器局域网技术特点  25
    3.3.2 控制器局域网协议介绍  25-27
    3.3.3 CAN报文  27-28
  3.4 自航行观测平台分布式全局网络构成  28-29
  3.5 测量子系统在全局网络中的作用和特点研究  29-32
第4章 分布式网络结构中开放式测量子系统的硬件设计  32-40
  4.1 测量单元硬件模块化结构设计  32-33
  4.2 分布式网络结构中测量子系统节点的实现  33-40
    4.2.1 节点控制器介绍  33-36
    4.2.2 CAN 控制器研究  36-37
    4.2.3 测量子系统开放性的硬件实现  37-40
第5章 分布式网络结构中开放式多任务测量子系统软件研究与设计  40-61
  5.1 开放式测量系统软件框架研究  40-43
  5.2 嵌入式实时多任务采集系统软件设计与实现  43-51
    5.2.1 嵌入式实时多任务操作系统介绍  44-45
    5.2.2 CMX－RTOS 研究  45-46
    5.2.3 测量系统软件状态分析  46-49
    5.2.4 多任务划分与调度机制的选用  49-51
  5.3 CAN 通信实现  51-54
    5.3.1 CAN 收发机制设计  52-53
    5.3.2 CAN 收发子程序设计  53-54
  5.4 开放式测量系统接口软件实现  54-59
    5.4.1 平台 I~2C 串行I/O 研究  54-55
    5.4.2 ModBus 通信协议简介  55-57
    5.4.3 I~2C 智能接口通信协议设计与实现  57-59
  5.5 软件编程及调试  59-61
    5.5.1 编程环境介绍  59
    5.5.2 软件调试工具  59-61
第6章 系统测试  61-65
  6.1 测试环境介绍  61-62
  6.2 测试结果  62-65
第7章 文章总结与以后工作  65-67
  7.1 全文总结  65
  7.2 以后工作  65-67
参考文献  67-70
致谢  70

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 海洋测量学
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