摘要: 关于无人艇的研究正在世界范围内兴起。无人艇作为无人平台的一种，在许多比较危险的，不适合人类探索的场景有着非常广泛的用途。国内关于无人艇的研究尚处于起步阶段，与国外的研究水平相比还有很大的一段距离。为了能够赶上国外研究的步伐，加强我... 展开 关于无人艇的研究正在世界范围内兴起。无人艇作为无人平台的一种，在许多比较危险的，不适合人类探索的场景有着非常广泛的用途。国内关于无人艇的研究尚处于起步阶段，与国外的研究水平相比还有很大的一段距离。为了能够赶上国外研究的步伐，加强我国无人艇领域的实力，本论文着重从无人艇的软硬件结构入手，给出了无人艇系统组成的一种可行的方案。就无人艇路径规划问题进行了深入研究，并开发了无人艇的路径规划算法——人工势场法。 文章首先介绍了无人艇在国内外的研究现状和发展趋势，然后介绍了无人艇软硬件平台的特点和构成，接着对无人艇路径规划算法进行分析，为无人艇研究出了合适的路径规划算法，最后介绍了各个软件模块的具体实现。 本文将无人艇的控制平台分为软件和硬件两部分，硬件部分是由基于PC104工业计算机总线标准架构所设计，在主板上安装了基于Linux的Ubuntu系统，并辅以数据采集模块ADT882和CDT2000板卡，用于模拟量数据和数字量数据的采集；定位和通信模块SEM/GPSRS板卡，用来实现无人艇在海面工作时实时定位和通信功能；图像采集模块 CMOS摄像头等，用来实现周边地区图像情报数据采集。PC104上集成了多种可供扩充的接口，为将来的无人艇平台功能扩充和升级预留了空间。无人艇的软件平台是由基于 ROS（机器人操作系统 Robot Operating System）的操作平台搭建的，由于其分布式工作的特点，该平台非常适合多种传感器的软件模块共同工作。此平台支持多种不同的语言共同编写，例如 C++，Python，Octave和 LISP，也包含其他语言的多种接口实现，灵活性非常明显。 在完成无人艇软硬件平台的设计后，结合无人艇工作环境的特殊性，本文对无人艇路径规划进行讨论，并研究出一种适合无人艇搜索最优路径的算法，即人工势场法。该算法将多种传感器收集的信息运用到路径规划之中，体现了 ROS平台分布式的特点，最终实现了无人艇路径规划的设计。 收起