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深水AUV检测系统甲板监控技术研究
作 者: 贾丽
导 师: 靳世久
学 校: 天津大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 深水AUV 通信 状态监测 电子海图 通讯日志 可靠性评估
分类号: TP277
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
在深水油气资源勘测及水下生产系统安装过程中,需要对海底地形地貌、水文参数进行精细的探测调查。搭载多种深水勘查设备在深水自主航行的AUV(Autonomous Underwater Vehicle)能够顺利完成这种勘测任务。由于AUV的工作环境恶劣,需要设计一套甲板监控系统对其任务执行过程进行实时监控,降低运行风险,提高系统可靠性。AUV控制系统采用CAN总线与Ethernet相结合的节点通信模式,选用功耗低、扩展性能强的PC104模块作为主控系统的核心。甲板监控系统通过与主控系统通讯完成数据交换,实现对探测过程的监控。文章重点阐释了甲板监控系统的实现过程。分析AUV检测系统的工作流程及任务需要搭建硬件环境,基于“N-级”结构的分层设计思想,将系统软件架构划分为通信、任务执行监测、电子海图、通讯日志管理等四大模块。结合TCP/IP协议、GIS (Geography Information System地理信息系统)、MySQL数据库等知识编写应用程序,模块化地实现了网络通信、串口通信、数据解析整合、工作状态监测、位姿航迹显示、日志记录及查询等功能。设置任务调度策略、异常情况处理机制,采用FMEA方法对风险进行评估,以减少运行冲突及故障,完善系统的应急处理能力。将甲板监控系统接入半实物仿真系统中进行长时间的联调实验,运行结果验证了监控方案的可行性、甲板系统功能的完善性及运行的可靠性。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-7 第一章 绪论 7-15 1.1 引言 7 1.2 水下航行器国内外研究现状及发展趋势 7-12 1.2.1 水下航行器国内外研究现状 7-11 1.2.2 水下航行器的发展趋势 11-12 1.3 监控技术主要研究问题及软件可靠性研究现状 12-13 1.4 课题来源和意义 13 1.5 本文主要研究内容 13-15 第二章 深水 AUV 的体系结构 15-23 2.1 工作任务环境需求及工作过程介绍 15-16 2.2 深水 AUV 检测系统硬件结构 16-18 2.3 深水 AUV 检测系统上层控制系统软件总体设计 18-19 2.4 深水 AUV 检测系统通信结构 19-22 2.4.1 基本通信结构的确立 19-20 2.4.2 具体通信方式的选择 20-22 2.5 本章小结 22-23 第三章 甲板监控系统总体设计 23-27 3.1 甲板监控系统软件结构设计 23-26 3.1.1 软件功能需求分析 23-24 3.1.2 甲板监控系统软件分层结构 24-26 3.2 甲板监控系统开发环境的选择 26 3.3 本章小结 26-27 第四章 甲板监控系统功能实现 27-59 4.1 通信模块 27-35 4.1.1 TCP 与 UDP 通信 27-32 4.1.2 串口通信 32-34 4.1.3 声通信 34-35 4.2 任务执行监控模块 35-44 4.2.1 初始配置模块 35-37 4.2.2 AUV 工作过程控制 37-38 4.2.3 甲板自检模块 38-39 4.2.4 无线操盘模块 39-40 4.2.5 航行监测模块 40-44 4.3 电子海图模块 44-54 4.4 通讯日志管理模块 54-56 4.5 异常情况处理 56-57 4.6 任务调度策略 57-58 4.7 本章小结 58-59 第五章 甲板监控系统测试 59-69 5.1 系统通信测试 59-61 5.2 系统功能测试 61-63 5.3 软件可靠性测试 63-68 5.3.1 FMEA 软件可靠性分析方法 63-65 5.3.2 甲板监控系统的 FMEA 实施 65-68 5.3.3 故障处理机制测试 68 5.4 本章小结 68-69 第六章 总结与展望 69-70 参考文献 70-75 发表论文和参加科研情况说明 75-76 致谢 76
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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