随着经济的持续发展,人们的生活水平明显提高,市场对河蟹的需求逐年增长。种草养殖的河蟹养殖塘,人力成本高,作业效率低,自动化、现代化、高效化水平明显不高。本课题设计了一种基于组合导航系统的水草清理作业船。该船基于GNSS系统和惯性导航系统的组合导航系统,利用嵌入式、LabVIEW等技术,设计并采用了航向/速度闭环控制、PID算法、循点算法等多种算法。论文的主要研究内容如下:一、设计了一种河蟹养殖用水草清理作业船,该船具有手动、遥控和自动行驶三种控制方式,并有导航系统、控制系统和上位机监控系统等子系统。采用多种适用于水草清理的机械部件,并对其进行分析。简述了船舶的整体结构和工作原理。二、设计了水草清理作业船的导航系统,该系统为组合导航系统。研究了提高定位精度的技术方案,介绍了定位、定向和测速原理,设计了基于RTK-GNSS系统和微机电惯性系统的组合导航系统。针对组合导航系统模型,采用卡尔曼滤波对组合导航信号进行滤波处理。为船舶的自动行驶奠定基础。三、设计了水草清理作业船的控制系统,该系统有手动、遥控、自动三种操作方式。针对自动行驶,设计了航向/速度闭环控制、循点算法、速度和转弯策略,采用了PID自动调节算法,设计了基于ARM11的水草清理作业船嵌入式系统,设计了其硬件、系统软件和应用软件。四、设计了水草清理作业船的上位机监控系统,该系统基于LabVIEW。可以实时监测水草清理作业船的状态和轨迹,并可以调节PID控制参数来实时改变控制效果。通过进行作业船的水草清理实验,验证了水草清理作业船的水草清理功能和其他系统功能。通过模型船实验,验证了自动导航功能。实验说明,大规模养殖环境中,高效、智能的水草清理作业船的设计方案是可行的。