，或者在高校中建立实验室专门研究技术。国外比较著名研究中心，例如美国海军研究生院下设自主式水下运载器研究中心缅因州立大学海洋系统工程实验室与自主水下系统研究所，英国海事技术中心，日本东京大学水下机器人应用实验室。国内研究所中，中船重工第七〇所，沈阳自动化研究所，哈尔滨工程大学等单位拥有比较先进研究技术。国内外比较有代表性有美国麻省理工学院。如图左所示，由其开发比较有代表性水下机器人主要有。万方数据三峡大学硕士学位论文目录绪论研究背景国内外研究现状和发展方向本文主要研究内容水面遥控系统总体设计总体模型水面遥控系统需求分析水面遥控系统总体框架本章小结水面遥控系统全局航路规划模块设计全局航路规划模块设计思路全局航路规划模块评价指标无障碍全覆盖算法有障碍全覆盖算法基于改进最短切线法全局航路规划算法设计算法验证分析本章小结水面遥控系统通信模块及人机交互模块设计水面遥控系统通信模块设计思路水面遥控系统通信模块设计人机交互模块设计思路人机交互模块设计本章小结水面遥控系统实现及试验水面操作台系统软件架构系统工作流程水面遥控系统测试试验本章小结结论和展望结论万方数据三峡大学硕士学位论文展望参考文献后记攻读硕士学位期间发表学术论著万方数据三峡大学硕士学位论文绪论研究背景地球上有大约面积被海洋覆盖，海洋不仅为人类提供航运水产，还蕴藏着丰富矿产和巨大能量。随着世界各国经济快速发展，世界各国对于海洋资源争夺与开发，已经在国际大舞台上缓缓拉开了帷幕，而对于海洋资源开发更是项长远计划。据统计，蕴藏在海洋中石油天然气及各种稀有金属等工业发展所必须资源在海洋中储量是陆地几倍甚至几十倍，因此，更有效地开发利用海洋资源对人类未来生存和发展具有十分重要意义。发展认识海洋开发海洋需要各种高技术手段，已成为建设海洋强国捍卫国家安全以及实现可持续发展必然要求。近些年来，随着现代科学技术迅速发展和在水下领域里广泛应用，使得水下发展十分迅速。水下自主机器人与母船之间没有物理连接，并且自身携带动力，依靠机器智能控制实现自主航行。能够在水下进行观察摄像打捞和施工作业，因此在海洋开发中得到广泛应用。不论是从军事角度，还是从工业和商业角度上来说，水下应用都十分广泛，并且在这些领域里应用有着十分重要意义。在民用方面，可用于管道或电缆铺设海底考察石油等矿资源开发海洋打捞数据收集钻井支援海底施工水下设备维护与维修等。在军事方面，可用于侦察监听布雷排雷及援潜救生等。开始取代过去由载人潜水器和潜水员所承担工作，尤其是在大深度和危险区域。工作环境决定了它时常要面临着各种各样危险，如果操作人员在岸上无法遥控，很可能导致水下机器人失事沉入海底，造成重大损失。由此，面对复杂水下工作环境，研究有效且可靠水面遥控系统，已成为研制过程中需要考虑重要问题之。本文研究目是针对在水面和水下航行时，设计种水面遥控系统。国内外研究现状和发展方向从世纪年代起，世界许多国家开始研制了多种不同结构和功能水下机器人，现在已有几百种水下机器人作为商品出售，并在海洋开发中发挥着重要作用。当前常见水下机器人包括遥控机器人和自主式水下机器人。自主式水下机器人代表着水下机器人未来发展方向，涉及到自动控制电子学机械学人工智能模式识别等多个高科技领域。万方数据三峡大学硕士学位论文国内外研究现状上世纪年代以来，自主式水下机器人开始被广泛应用在科学考察和军事领域。由于具有水下活动范围大机动性好，潜水深度深不怕电缆纠缠等特点，经常出现在海洋资源探测海底地形勘察水文参数测量等场合，但是这对智能控制导航定位决策规划目标探测水下通讯等都提出了更高技术要求。研究己经有近三十年历史，很多沿海国家尤其是发达国家，都在致力于技术研究和相关产品研发。美国英国加拿大挪威日本俄罗斯以及中国等国家，都成立了专门研究机构，或者在高校中建立实验室专门研究技术。国外比较著名研究中心，例如美国海军研究生院下设自主式水下运载器研究中心缅因州立大学海洋系统工程实验室与自主水下系统研究所，英国海事技术中心，日本东京大学水下机器人应用实验室。国内研究所中，中船重工第七〇所，沈阳自动化研究所，哈尔滨工程大学等单位拥有比较先进研究技术。国内外比较有代表性有美国麻省理工学院。如图左所示，由其开发比较有代表性水下机器人主要有。海图水面无人艇全局路径规划研究计算机科学,郭威,崔胜国,赵洋,等种遥控水下机器人通信系统电气自动化,唐小丽移动机器人无线通信技术研究与实现南京理工大学,阮国强移动机器人无线编程遥控系统华中科技大学,查智,卢海洋运用和分布式总线智能设计重庆理工大学学报自然科学,万方数据三峡大学硕士学位论文齐林庆自主式水下机器人测控系统软件设计与实现中国海洋大学,滕学志自主水下机器人能源与动力系统设计中国海洋大学,秦英明水下数据转发系统研究与实现哈尔滨工程大学,周畅无线实时遥测遥控系统软件实现浙江大学,马宏远,王晓刚机械设备无线遥控和遥信起重运输机械,页码范围缺失任全,陈西宏,谢鹏环境下数据传输实现方法及通信协议研究计算机应用研究,页码范围缺失赵慧南,刘淑华,吴富章,等基于二分搜索牛耕式全覆盖规划算法研究计算机工程与应用,余翀,邱其文基于栅格地图分层式机器人路径规划算法中国科学院大学学报,马仁利,关正西路径规划技术现状与发展综述现代机械,张广林,胡小梅,柴剑飞,等路径规划算法及其应用综述现代机械,刘向锋面向导航拖拉机最优全局覆盖路径规划研究辽宁工程技术大学,黄铝文苹果采摘机器人视觉识别与路径规划方法研究西北农林科技大学,张伟刚室内自主机器人路径规划技术研究西安电子科技大学,饶森水面无人艇全局路径规划技术研究哈尔滨工程大学,周代忠,张安,陶勇无人战斗机航路规划圆切线算法火力与指挥控制,杨晓波应用软件人机界面设计原则甘肃高师学报,张颖川,任昊星,席裕庚,等在可视化人机界面开发中应用电气自动化,田涛,经宁,潘俊民环境下工控软件人机界面开发工业控制计算机,闫志辉动力定位船舶航迹控制研究及操控界面开发哈尔滨工程大学,李晓鹿基于上位机监控组态软件设计与开发济南大学,许耀锦,祁丹丹基于监控系统设计与开发现代电子技术,万方数据三峡大学硕士学位论文包伶玉切割机器人工作台无线遥控系统设计哈尔滨工程大学,韩秀玲通信协议开发过程协议工程广东通信技术,高小红,裴忠诚人机界面发展历程水利电力机械,张冬,陈涛,乔玉龙分布式自主控制与使命管理方法火力与指挥控制万方数据三峡大学硕士学位论文后记研究生生活马上就要结束了，在这近三年时间里，不论是在学术研究上，还是在为人处事上，我都学到了很多，这些财富会让我受益终生。在论文完成之际，我想说话有很多。我衷心感谢我导师黄敬尧教授，在这三年当中黄老师对我学习科研倾注了大量心血和汗水，无论是在课题构思设计思路和研究方法方面，还是在论文选题构思和资料收集方面，黄老师都给予我悉心细致教诲和无私帮助。两年多来，黄老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想生活上给我以无微不至关怀，我在此表示真诚地感谢和深深敬意!我还要感谢在中船重工第七〇所实习时指导老师耿博士，耿博士丝不苟钻研精神精益求精学术思想以及幽默风趣人生态度都是我值得学习榜样，在我论文中，衷心感谢耿博士给予我帮助。感谢我男朋友郭昊同学，无论是科研还是论文还是平时生活中，都给了我巨大帮助和鼓励，我在此表示深深感谢。我还要感谢我父母，他们始终是我坚强后盾，让我在学习和生活道路上勇往直前。最后，我要感谢所有关心帮助过我老师同学和朋友，感谢你们！万方数据三峡大学硕士学位论文攻读硕士学位期间发表学术论著黄敬尧，杨爽，张超，赵慧杰，郭昊。基于控制软件设计与实现机械工程师，黄敬尧，杨爽，赵慧杰，郭昊。硕士研究生素质教育体系构建三峡大学学报，黄敬尧，杨爽，郭昊，李维维。基于层次分析法带电跨越方式选择电力建设，黄敬尧，张超，何明川，赵慧杰，杨爽。电力系统同步授时装置设计与应用计算机测量与控制，万方数据三峡大学硕士学位论文指导教师学科系主任院分管领导万方数据水面遥控系统设计与实现作者杨爽学位授予单位三峡大学引用本文格式杨爽水面遥控系统设计与实现学位论文硕士分类号密级公开硕士学位论文水面遥控系统设计与实现学位申请人杨爽学科专业控制理论与控制工程指导教师黄敬尧教授二四年五月万方数据,万方数据三峡大学硕士学位论文三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得成果，除文中已经注明引用内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过作品成果。对本文研究做出重要贡献个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明法律后果由本人承担。学位论文作者签名日期万方数据三峡大学硕士学位论文内容摘要随着我国海洋强国建设捍卫国家安全政策及可持续发展战略推进，海洋资源开发日益重要。面对复杂多变海洋水下环境，水下自主机器人作为认识海洋开发海洋种重要高技术手段，由于具有独立自携动力可实现遥控操作和适用于大深度危险海洋区域等优点，已在军事工业商业及民用领域得到广泛应用。目前，国内外已研发了多种不同结构和功能水下机器人，并进行生产及应用。但现有智能化水平及面对复杂环境控制能力仍存在不足，为此，论文对水面遥控系统进行深入研究。论文分析了现有国内外发展现状及发展趋势，针对现有遥控技术不足，在现有水面操作软件基础上，设计了适用于水面遥控系统。根据系统功能需求分析，提出了水面遥控系统总体框架，将系统分为全局航路规划模块通信模块和人机交互模块分别进行设计。然后，通过对现有航路规划算法对比分析，总结了这些算法适用范围及局限性，创新性提出了适用于全局航路规划改进最短切线路径算法。经算例验证该算法有效性及合理性后，将其应用到全局航路规划模块中，实现了该模块相关功能。进步，根据水面遥控系统通信模块和人机交互模块设计思路，详细阐述了各个模块设计流程，实现了水面遥控通信与人机交互功能。最后，通过在水库湖试试验，测试了水面遥控系统功能，试验表明，本文所设计水面遥控系统满足设计要求，提高了智能化水平及面对复杂环境控制能力。论文研究内容源自于国家高技术研究发展计划声场动力环境同步观测系统同步与示范计划，项目编号。关键词自主式水下机器人遥控通信最短切线航路规划万方数据三峡大学硕士学位论文万方数据三峡大学硕士学位论文目录绪论研究背景国内外研究现状和发展方向本文主要研究内容水面遥控系统总体设计总体模型水面遥控系统需求分析水面遥控系统总体框架本章小结水面遥控系统全局航路规划模块设计全局航路规划模块设计思路全局航路规划模块评价指标无障碍全覆盖算法有障碍全覆盖算法基于改进最短切线法全局航路规划算法设计算法验证分析本章小结水面遥控系统通信模块及人机交互模块设计水面遥控系统通信模块设计思路水面遥控系统通信模块设计人机交互模块设计思路人机交互模块设计本章小结水面遥控系统实现及试验水面操作台系统软件架构系统工作流程水面遥控系统测试试验本章小结结论和展望结论万方数