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近年来,海洋资源进一步深入开发,海洋安全越来越受到广泛关注。水面无人艇(USV),以其体积小、灵活性高、隐蔽性强等特点在海洋资源开发和装备军事方面有着广阔的使用空间,因此其正在成为各国重点研究和开发的对象。本文结合无人艇的发展和研究现状,利用实验室现有设备构造出一套无人艇操控仿真系统,并对各组成部分进行研究。所设计的无人艇操控仿真系统包含两个子系统,分别为船载系统和岸基系统。其中船载系统由PC机、自动操舵仪、无线数传模块、水平转台和电罗经组成。船载系统与岸基系统之间的信息交换通过无线数传模块完成。岸基系统应用Tiny6410 ARM开发板作为主控制板,运行环境为Linux系统,开发环境为Qt Creator。利用QextSerialPort类进行串口通信程序设计,利用图形设计器Qt Designer设计了具有软键盘输入的用户界面。可以通过用户界面选择无人艇的控制方式和设定航向、航速,通过无线数传模块发送给船载系统,在界面中可以实时显示由船载系统通过无线数传模块反馈回来的舵角和航向。在船载系统中利用VC++6.0编程实现无人艇数学模型解算,PC机作为无人艇数学模型运行的载体,电罗经放在水平转台上,水平转台旋转带动电罗经转动来模拟无人艇航向改变,船载系统通过无线模块把航向和舵角反馈给岸基系统。根据岸基系统发送过来的指令航向,自动操舵仪等设备为无人艇数学模型提供实际的舵角信号,根据此舵角信号解算出航向,然后将航向信号一路发送给自动操舵仪形成航向反馈回路,一路发送给水平转台控制器。水平转台控制器同时接收电罗经提供的航向信号,两航向相比得出航向偏差,水平转台控制器根据航向偏差发送脉冲控制信号给步进电机驱动器用来驱动步进电机以带动水平转台旋转,放在上面的电罗经随着转台旋转而转动,从而可以模拟无人艇航向的变化。最后进行了系统综合测试,包括无人艇模型解算测试、通信测试和控制测试。测试结果表明所设计的无人艇操控仿真系统能较真实和准确的反映无人艇的运行状况,该系统可为后续相关研究提供一套仿真平台。