池塘养殖船自动导航系统设计与试验

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池塘养殖机械的使用能够降低劳动强度,提高养殖生产效率,增加渔民收入,是池塘养殖中不可缺少、尤为重要的机械设备。开展高水平的机械化、自动化水产养殖技术研究已成了当务之急。本文以投饲-洒药船为载体,设计了能够适应不同多边形形状池塘的投饲-洒药船自动导航控制系统,并开展试验验证与导航效果评估,研究工作总结如下:  (1)构建了基于GPS/电子罗盘的导航系统。本文以低成本GPS模块、三维电子罗盘、MSP430单片机为导航硬件构建了导航控制系统。MSP430单片机为中央处理器,定位精度2.5m的UART GPS NEO-6M模块作为GPS接收机提供位置信息,DCM260B三维电子罗盘提供航向信息,通过串行通讯获取GPS与电子罗盘信息,实现了低成本低精度的GPS模块和高精度电子罗盘的导航控制系统方案。  (2)设计了多边形回纹线导航路径规划算法。该算法能够适应三角形、四边形、五边形、六边形不同形状的池塘,提供了快速获取多边形池塘边界端点坐标信息的人机接口,全自动快速实现回纹线的路径规划,并对规划后的关键路径参数进行有序储存,为自动导航过程提供基础参数。  (3)设计了基于PD控制算法的直线路径跟踪算法。算法实现了GPS定位信息和电子罗盘航向信息的融合,完成实时测姿定位功能,实现对投饲-洒药船舵的自动化控制,构建了一种有多余度且满足投饲-洒药船导航精度要求的导航控制方法。  (4)开展了池塘导航试验验证和性能评估。试验表明投饲-洒药船能以规划的路径航行来实现导航工作要求,导航路径规划算法对多种多边形池塘具有通用性,导航控制算法能够有效纠正系统偏差。通过两个NRF24L01通讯实时获取导航试验数据,试验结果表明综合导航误差在±3.5m以内,满足常规鱼塘自动投饲-洒药要求。
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