【正文】 27 圖 48 控件 IDC_ComConnect 的通知消息（2）在“Object IDs”列表框中選擇“IDC_ComConnect”，對(duì)應(yīng)的控件是“連接串口”按鈕，按鈕一般有兩種通知消息，分別是 BN_CLICKED（按鈕被單擊）和 BN_DOUBLECLICKED（按鈕被雙擊） 。 與以上方法相同，分別為其他控件添加通知消息的處理函數(shù)。PC 機(jī)通過無線串口通訊模塊與船上控制系統(tǒng)通訊，PC 機(jī)與無線串口通訊模塊的接口為 RS232。將岸上控制系統(tǒng)軟件劃分為五個(gè)模塊，分別是：串口通信模塊、航行任務(wù)設(shè)定模塊、監(jiān)控信息處理模塊、控制指令解算模塊、指控信息發(fā)送模塊。這種體系被稱為 Windows 開放式服務(wù)體系（WOSA，Windows Open Services Architecture） 。其使用到的 Windows API 通信函數(shù)主要有:OnInitDialog() 實(shí)現(xiàn)串口的初始化；OpenConnection() 打開并配置串行口，建立工作者線程；CloseConnection() 結(jié)束工作者線程，關(guān)閉串行口；ConfigConnection() 完成串口的參數(shù)設(shè)置；ReadComm()、WriteComm() 對(duì)串口進(jìn)行讀寫操作，即數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；UINT CommProc(LPVOID pParam) 工作者線程，負(fù)責(zé)串口的監(jiān)視；~CPCTerminalDlg() 析構(gòu)函數(shù)，終止串口監(jiān)視線程。岸上 PC 機(jī)控制無人水面船航行通訊方案主要有兩種：自主航行模式和遙控航行模式，下面分別進(jìn)行介紹。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文30最后執(zhí)行停止航行指令，此時(shí)岸上控制系統(tǒng)模塊會(huì)將指令“*STP,X ^”通過無線串口發(fā)送給無人水面船，無人水面船接受并確定無誤后執(zhí)行 STOP（）函數(shù)。 EV_RXCHA。開始航行指令為“*STR,A,X^”；發(fā)送航路點(diǎn)指令信息格式為“*WPT,D,M,S,LD,LM,LS,X^”，如下(*WPT,%d,%d,%d,%d,%d,%d,X^,m_LonD,m_LonM,m_LonS,m_LatD,m_LatM,m_LatS)； 停止航行指令為“*STP,X^”。其次執(zhí)行發(fā)送遙控指令，岸上控制模塊會(huì)將控制指令和左右電機(jī)電壓通過無線串口發(fā)送給無人船，其格式“*TRV,LV,RV,X^”如下： (*TRV,%,%,X^,m_LDriver,m_RDriver)。岸上控制系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)的具體要求設(shè)定任務(wù)參數(shù)，如航路點(diǎn)設(shè)置信息，電機(jī)電壓信息等。CSerialPort 類和 MSComm 控件相比，這個(gè)類打包時(shí)，不需要加入其他的文件，而且函數(shù)都是開放透明的，允許我們進(jìn)行改造，還有，它采用 WindowsAPI 函數(shù)編寫，當(dāng)數(shù)據(jù)量增大時(shí)不會(huì)像 MSComm 控件出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。Windows 環(huán)境下編程的最大特點(diǎn)就是設(shè)備無關(guān)性，它通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)indows 應(yīng)用程序同不同的外部設(shè)備隔離。根據(jù)岸上控制系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)，Visual C++ 能夠滿足系統(tǒng)的要求，且本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文28具有操作界面友好，易于開發(fā)等特點(diǎn)，因而選 Visual C++ 用作為岸上控制系統(tǒng)的軟件平臺(tái)。 岸上控制系統(tǒng)軟件功能模塊設(shè)計(jì) 岸上控制系統(tǒng)主要的任務(wù)是：航行任務(wù)的設(shè)定、控制解算、指控信息的發(fā)送、監(jiān)控信息的接收顯示及記錄。在“Messages”列表框中選擇 BN_CLICKED，單擊“Add Function”按鈕，或直接雙擊“Messages”列表框中選擇 BN_CLICKED，彈出 Add member function 對(duì)話框，單擊“OK” 按鈕就可以創(chuàng)建一個(gè)名稱為 OnComConnect（）的消息處理函數(shù)。下面以在 PCterminal 的對(duì)話框中添加“ 連接串口”按鈕的消息處理函數(shù)為例，說明對(duì)話框類控件通知消息的處理函數(shù)的添加。這個(gè)過程是通過 MFC 為對(duì)話框類自動(dòng)添加的成員函數(shù) DoDataExchange（）實(shí)現(xiàn)的，稱為對(duì)話框數(shù)據(jù)交換和檢驗(yàn)機(jī)制。對(duì)于 float 變量，還有 “Maximun Value”和“Minimum Value”兩個(gè)輸入框，用來是指值的變化范圍，應(yīng)在其中分別填入“”和“”。（1）在“Control IDs”列表框中選擇 IDC_BAUD，然后單擊“Add Variable”按鈕，打開添加成員變量對(duì)話框。在對(duì)話框中單擊“Member Varivbles”選項(xiàng)卡進(jìn)入編輯對(duì)話框控件成員變量的界面。以“連接串口” 控件為例，將鼠標(biāo)移動(dòng)到該控件上，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇“Properties”，打開控件的屬性編輯對(duì)話框，修改標(biāo)題（在 Caption 輸入框中）為“連接串口”，在 ID 輸入框中鍵入“IDC_ComConnect”，如圖 46 所示，按 Enter 鍵退出。在控件中央按下鼠標(biāo)左鍵不放可以將控件拖動(dòng)到指定位置，在虛線框上按下鼠標(biāo)左鍵不放并拖動(dòng)，可以調(diào)整控件的大小。 圖 44 對(duì)話框編輯器界面2. 在對(duì)話框中添加控件 在對(duì)話框編輯器界面上,確定和取消按鈕已經(jīng)默認(rèn)添加好了,用戶需要去添加自己軟件控制界面所需其他按鈕。 （2）在“New” 對(duì)話框中單擊“Project” 選項(xiàng)卡，在列表框中選擇 “MFC AppWizard（exe） ”項(xiàng)，在“Location” 文本框中輸入工程所在的目錄，在 “Project name”文本框中輸入“PC Terminal”，其他使用默認(rèn)值，如圖 42 所示。 對(duì)話框的創(chuàng)建流程 對(duì)話框的創(chuàng)建流程如圖所示，主要分為兩大步驟 [9]:(1) 創(chuàng)建對(duì)話框資源包括添加對(duì)話框模板、修改對(duì)話框的屬性并向?qū)υ捒蛑刑砑痈鞣N控件兩步。隨后，對(duì)無人水面船與岸上 PC 機(jī)間的通訊方式做了說明。 本章小結(jié) 本章主要介紹了無人自主水面船船上控制系統(tǒng)硬件和岸上控制系統(tǒng)硬件的組成、選擇以及功能，并對(duì)其工作原理做了分析與研究。一般要加調(diào)制解調(diào)器，使用的信號(hào)線也會(huì)較多。而在AT 機(jī)及以后，就不支持20mA電流環(huán)接口，使用DB9連接器作為提供多功能I∕O卡或主板COM1和COM2兩個(gè)串行接口的連接器。另外，RS232也可以直接應(yīng)用于任何類型的計(jì)算機(jī)之間的簡(jiǎn)單聯(lián)系上 [5]。圖36 岸上控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 RS232C 串口標(biāo)準(zhǔn)RS232C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA(電子工業(yè)協(xié)會(huì))與BELL等公司一起開發(fā)并與1969年公布的通信協(xié)議。流線造型，美觀大方，源自歐美暢銷的專業(yè)線控系統(tǒng)，提供點(diǎn)動(dòng)，續(xù)動(dòng)，轉(zhuǎn)向等多種操作要求，簡(jiǎn)易，方便。C 85176。 圖 33 PHINS 高精度水下光纖慣性導(dǎo)航系統(tǒng)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文164. 無線通訊模塊 無線串口模塊采用美國(guó) DIGI 公司生產(chǎn)的XStream RS232/485RF 調(diào)制解調(diào)器。同時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)留伽利略系統(tǒng)、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)接口，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展。它是一款高精度、高動(dòng)態(tài)、高性能的 GPS 接收機(jī)。它含有 4 個(gè) PC 兼容的串行口，可通過跳線選擇串口的模式（RS232，RS422，RS485） ，端口地址和中斷號(hào)，PC104 標(biāo)準(zhǔn)尺寸，+5V 操作電壓，與 PC104CPU 模塊直接棧接。截止目前，全世界已有 200 多家廠商在生產(chǎn)和銷售符合 PC104 規(guī)范的嵌入式板卡。1992年 PC104 作為基本文件被采納，叫做 兼容 PC 嵌入式模塊標(biāo)準(zhǔn)。無線通信岸上控制臺(tái)圖 31 無人自主水面船總體方案設(shè)計(jì) 無人自主水面船控制系統(tǒng)工作原理 岸上控制系統(tǒng)進(jìn)行航行任務(wù)、控制算法及控制參數(shù)的設(shè)定，完成設(shè)定后發(fā)送開始航行指令?？紤]到無人水面船的運(yùn)動(dòng)主要為水平面運(yùn)動(dòng)，垂直面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可以忽略，本章最后通過增加簡(jiǎn)化條件，建立了無人水面船的水平面運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，為后面的研究提供了數(shù)學(xué)模型。對(duì)于船舶，通常忽略其垂直面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，只研究其水平面運(yùn)動(dòng)。RBA?=RBA??vv在上面的動(dòng)力學(xué)方程中，假定無人水面船所在水域的水是靜止的。根據(jù)牛頓定律，可以得到無人水面船在船體坐標(biāo)系下的動(dòng)量方程和動(dòng)量矩方程 [3]： (24)(())m?????gg00VωRFIIVωT??式中 是無人水面船重心在船體坐標(biāo)系下的坐標(biāo)， 是無人水T[]ggRxyz? 0I面船相對(duì)于船體固定坐標(biāo)原點(diǎn) 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性矩陣。()z?R()y?()x?R39。船體坐標(biāo)系分別繞 軸旋轉(zhuǎn)形成橫滾角 ，繞 軸（第一次旋轉(zhuǎn)后bx?39。 （2）船體坐標(biāo)系[B]船體坐標(biāo)系 以船體上的一點(diǎn)（一般為重心）為原點(diǎn)，一般定義 指向bxyz bx船舶的縱向運(yùn)動(dòng)方向， 軸指向船舶的橫向運(yùn)動(dòng)方向， 軸與 軸和 軸垂直b bzby且指向下，構(gòu)成為右手坐標(biāo)系。一般說來，坐標(biāo)系的選擇是任意的，但是，如果坐標(biāo)系選取得當(dāng)，會(huì)給討論問題帶來方便。第二章 無人自主水面船運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型 引言無人自主水面船是一個(gè)具有非線性特征的復(fù)雜對(duì)象，在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到各種力和力矩的作用，研究其在這些力和力矩作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而建立無人自主水面船數(shù)學(xué)模型，是研究其控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 第五章，功能測(cè)試與硬件聯(lián)調(diào)。 第三章，無人自主水面船硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。概要介紹了無人水面船的主要用途以及現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外無人水面船研究發(fā)展概況，給出了本文的主要研究目的和意義。MFC 同時(shí)也是一個(gè)應(yīng)用程序框架（ Application Framework）。MFC 是用做 Windows API 的面向?qū)ο蠓庋b的 C++類庫(kù)，對(duì)此，微軟做了大量的工作，隱藏了程序開發(fā)人員在 Windows 下用 C++編寫軟件時(shí)的大量?jī)?nèi)部細(xì)節(jié)，如應(yīng)用程序消息的處理、設(shè)備環(huán)境繪圖等。（5）文檔窗口 文檔窗口顯示源文件、資源文件、文檔文件的程序代碼。 Ⅳ 多個(gè)相互依賴的工程。項(xiàng)目工作區(qū)用來組織項(xiàng)目、元素以及項(xiàng)目信息在屏幕上出現(xiàn)的方式。標(biāo)題欄菜單欄本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5 圖 11 Visual C++ 主窗口（1）標(biāo)題欄標(biāo)題欄一般包括：項(xiàng)目名稱、 （最小化）、 （最大化）/ （還原）和 （關(guān)閉）按鈕。以上這些新的特性可以更好地利用 Visual C++ 開發(fā)工具進(jìn)行 Window應(yīng)用程序開發(fā)。在 IDE 中創(chuàng)建一個(gè)新的工程或從以前版本的工程進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)創(chuàng)建，內(nèi)部Build 文件與 NMAKE 外部編譯工具不兼容，可以通過選擇 “Project︱Export Makefile”菜單命令創(chuàng)建一個(gè)與 NMAKE 兼容的外部 Build 文件。(4)支持 Inter 連接可以直接在集成開發(fā)環(huán)境（IDE）中查看網(wǎng)頁(yè)頁(yè)面，可以使用全新的InfoViewer 或注冊(cè)的 Web 瀏覽器去查看 Web 上的頁(yè)面。Visual Studio 及其組件都可以看作對(duì)象來處理，這意味著可以進(jìn)行自動(dòng)化和諸如打開、編輯、關(guān)閉文檔和調(diào)整窗口等操作。除了支持 Inter 特性外，ADO 數(shù)據(jù)綁定、ATL 復(fù)合控件、Auto Completion、編輯和繼續(xù)特性、OLEDB 提供者模塊、延遲加載移入以及新的調(diào)試特性等都給 Visual C++ 增色不少。Visual C++ 提供了MFC 類庫(kù)，使用戶可以很方便地開發(fā)自己想實(shí)現(xiàn)的功能。加之國(guó)外對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖，因而在無人自主水面船的研究我們?nèi)杂泻荛L(zhǎng)的路要走 [13]。據(jù)已有的報(bào)道，主要有某通信修理廠、沈陽(yáng)新光公司、哈爾濱工程大學(xué)作過這方面的研究。而新加坡在與美國(guó)聯(lián)合研制“斯巴達(dá)偵察兵” 無人船的同時(shí)，也于 2022 年新加坡航展公布了國(guó)產(chǎn)“維納斯 ”軍用無人船。另外在美國(guó)還有若干公司也在開發(fā)研制 USV，也取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，如美國(guó)機(jī)器人船舶公司所開發(fā)的“幽靈衛(wèi)士”， 2022 年，以色列拉斐爾武器設(shè)計(jì)局向以色列國(guó)防軍交付了首批“保護(hù)者”（Protector）水面高速自主無人艇。無人水面船則用于水文氣象探本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2測(cè)、海上搜救等等。目前，國(guó)外已有多種無人水面船開始應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域，特別是以美國(guó)為代表的西方國(guó)家已將其列為重要的發(fā)展方向。無人自主水面船控制系統(tǒng)可以分成船上控制系統(tǒng)和岸上控制系統(tǒng)，船上控制系統(tǒng)采集各個(gè)傳感器的信息、執(zhí)行控制指令等，以 PC104 為硬件平臺(tái)、 VxWorks 操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái)；而岸上控制系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)設(shè)定、控制解算、航行信息監(jiān)控等，以 PC 機(jī)為硬件平臺(tái)、Visual C++為軟件平臺(tái)。11” 之后,隨著美國(guó)海軍對(duì)瀕海戰(zhàn)爭(zhēng)和反恐任務(wù)投入更多關(guān)注，以美國(guó)為代表的西方國(guó)家更是將其列為重要的發(fā)展方向。在完成軟件設(shè)計(jì)之后分析了無人自主水面船與岸上部分的通信方式。本文以 PC 機(jī)為硬件平臺(tái)，Visual C++ 為軟件平臺(tái)開發(fā)了無人自主水面船岸上控制系統(tǒng)軟件，并完成了系統(tǒng)的調(diào)試，主要完成工作有：首先，介紹了無人自主水面船的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。無人自主水面船最為關(guān)鍵的技術(shù)之一就是控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性直接決定著其整體性能。其中的功能模塊具體包括串口通信模塊、航行任務(wù)設(shè)定模塊、監(jiān)控信息處理模塊、控制指令解算模塊以及控制信息發(fā)送模塊。而自“9而自主控制技術(shù)能夠降低系統(tǒng)對(duì)于人員和帶寬需求，同時(shí)擴(kuò)展應(yīng)用范圍，對(duì)于所有的軍用、民用或?qū)W術(shù)領(lǐng)域的無人系統(tǒng)來說，自主控制技術(shù)都是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。冷戰(zhàn)結(jié)束后，由于強(qiáng)大的海上對(duì)手不復(fù)存在，而近海地帶一般又擁有大量人口且對(duì)各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系重大，使得無人水面船成為美國(guó)和眾多西方國(guó)家海軍關(guān)注的焦點(diǎn)。而在民用方面。在 20