【正文】 (2) 自主航行模式的任務(wù)設(shè)定過程與遙控航行模式大體相同，其對應(yīng)的操作同樣有三個：發(fā)送航路點(diǎn)、開始航行和停止航行。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文29開始定義 C S e r i a l P o r t 類的對象設(shè)置串口參數(shù)開啟串口監(jiān)測工作線程串口消息事件 ？接收數(shù)據(jù)處理YN 圖 49 串口通信模塊工作過程 航行任務(wù)設(shè)定模塊無人自主水面船航行之前需要進(jìn)行航行任務(wù)的設(shè)定，為了便于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場的修改，將航行任務(wù)設(shè)定功能設(shè)計(jì)在岸上控制系統(tǒng)。 串口通信模塊Windows 環(huán)境下的串口編程與 DOS 環(huán)境下的串口編程有很大的不同。在添加控件通知消息處理函數(shù)后，對話框類的創(chuàng)建任務(wù)基本完成，對話框類能基本實(shí)現(xiàn)對話框所需的功能。3. 為對話框添加控件通知消息的處理函數(shù)MFC 為對話框和控件定義了許多消息 ,可以通過“ClassWizard”對話框來查看、新建和刪除相應(yīng)的消息響應(yīng)函數(shù)。表 42 添加的對話框類成員變量控件 ID 變量名 數(shù)據(jù)類型IDC_BAUD m_sBaud CStringIDC_BAUD m_ctrlBaud CComboBoxIDC_DATABITS m_sDataBits CStringIDC_DATABITS m_ctrlDataBits CComboBoxIDC_EDIT_LatD m_LatD intIDC_EDIT_LatM m_LatM intIDC_EDIT_LatS m_LatS intIDC_EDIT_LDriver m_LDriver floatIDC_EDIT_LonD m_LonD intIDC_EDIT_LonM m_LonM intIDC_EDIT_LonS m_LonS intIDC_EDIT_RDriver m_RDriver floatIDC_PARITY m_ctrlParity CComboBoxIDC_PORT m_sPort CString本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文26IDC_PORT m_ctrlPort CComboBoxIDC_R_Direction m_R_Direction floatIDC_SelfDeterMode m_selfDeteMode BoolIDC_STOPBITS m_ctrlStopBits CComboBoxIDC_TelectrMode m_TelectrMode Bool 在“Control IDs”列表框中選擇 “IDC_R_Direction”項(xiàng)后，在對話框的下方將出現(xiàn)該變量的屬性介紹和說明。表 41 對話框部分重要按鈕及 Check box 控件控件類型 ID 屬性設(shè)置按鈕 IDC_ComConnect 標(biāo)題設(shè)置為“連接串口”按鈕 IDC_ComDisConnect 標(biāo)題設(shè)置為“斷開串口”按鈕 IDC_Btn_SelfDeterLocationSend 標(biāo)題設(shè)置為“發(fā)送航路點(diǎn)”按鈕 IDC_Btn_SelfDeterStart 標(biāo)題設(shè)置為“開始航行”按鈕 IDC_Btn_SelfDeterStop 標(biāo)題設(shè)置為“停止航行”按鈕 IDC_Btn_TelectrStart 標(biāo)題設(shè)置為“開始航行”按鈕 IDC_Btn_TelectrDriverSend 標(biāo)題設(shè)置為“發(fā)送遙控指令”按鈕 IDC_Btn_TelectrStop 標(biāo)題設(shè)置為“停止航行”按鈕 IDC_Directionctr_STR 標(biāo)題設(shè)置為“開始航向角控制”按鈕 IDC_Directionctr_STP 標(biāo)題設(shè)置為“停止航向角控制”按鈕 IDOK 標(biāo)題設(shè)置為“確定”按鈕 IDCANCEL 標(biāo)題設(shè)置為“取消”Check box 控件 IDC_SelfDeterMode 標(biāo)題設(shè)置為“自主航行模式”Check box 控件 IDC_TelectrMode 標(biāo)題設(shè)置為“遙控航行模式” 創(chuàng)建對話框類 在 IDE 主菜單欄中依次選擇菜單“View︱ClassWizard”，或者在開發(fā)環(huán)境的界面中直接使用快捷鍵 Ctrl+W，打開“ClassWizard”對話框。單擊對話框資源中的控件后，控件周圍會出現(xiàn)一個虛線框，表示當(dāng)前選中該控件。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文20 創(chuàng)建對話框資源添加對話框模板添加控件添加控件變量添加消息處理函數(shù)創(chuàng)建對話框類 圖 41 對話框的創(chuàng)建流程 創(chuàng)建對話框資源1. 創(chuàng)建工程 PC Terminal （1）在 IDE 中依次選擇菜單“File ︱New” ，或直接按快捷鍵 Ctrl+ N，打開“New”對話框。本章主要對基于 Visual C++ 平臺的岸上控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，包括用戶界面的建立以及功能模塊的實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)距離通信，即傳輸距離大于15m時。RS232常用于連接到一個 Modem，其他擁有RS232接口的設(shè)備包括打印機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、測試裝置和控制回路。 圖 34 XStream RS232/485RF 調(diào)制解調(diào)器5. 調(diào)速模塊 調(diào)速模塊采用的是濟(jì)南科亞電子科技有限公司的 MMTDC 12DP50BL 調(diào)速模塊：輸入電壓：DC 12V輸出電壓：DC 0~12V輸出電流：DC 50A給定方式：電位器 10KΩ、2W調(diào) 速 比：806. 推進(jìn)器 推進(jìn)器采用的是海波動力公司生成的新型線控推進(jìn)器。該系統(tǒng)為即插即用型，具有 GPS、水下聲學(xué)定位系統(tǒng)、聲學(xué)多普勒計(jì)程儀及深度傳感器接口，在 GPS數(shù)據(jù)中斷的情況下，仍能輸出位置信息。2. GPS 接收機(jī)GPS 采用北京星網(wǎng)宇達(dá)公司生產(chǎn)的 XWGPS500 接收機(jī)。其小型化的尺寸（90x96mm） ，極低的功耗（典型模塊為 12 瓦）和堆棧的總線形式（決定了其高可靠性） ，受到了眾多從事嵌入式產(chǎn)品生產(chǎn)廠商的歡迎，在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域逐漸流行開來。船上控制系統(tǒng)采集各個傳感器的信息、執(zhí)行控制指令等,以 PC104 為硬件平臺、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文13VxWorks 系統(tǒng)為軟件平臺，主要由 PC104 工控機(jī)、PHINS、GPS 接收機(jī)、推力電機(jī)、調(diào)速模塊和無線串口通訊模塊組成；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、Visual C++為軟件平臺，主要由PC 機(jī)和無線串口通訊模塊組成。c 水平面運(yùn)動方程無人水面船的六自由度空間運(yùn)動方程是一個非常復(fù)雜的多變量非線性系統(tǒng)。{},nbdiag??JRη)T( 動力學(xué)模型為建立無人水面船空間運(yùn)動的一般方程，作如下基本假設(shè)：以無人水面船為剛體；所在水域的水是靜止的。?v? 運(yùn)動學(xué)模型 無人水面船的歐拉角可以看作是船體坐標(biāo)系通過三次旋轉(zhuǎn)與 NED 坐標(biāo)系形成的夾角。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文8 坐標(biāo)系及符號 坐標(biāo)系的選擇與定義為了研究無人水面船的運(yùn)動，應(yīng)選用一些坐標(biāo)系。在這部分，具體闡述了無人自主水面船控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程，并簡要介紹了無人水面船與岸上系統(tǒng)間的通訊方式。 論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 本文共分為六個章節(jié)，具體的結(jié)構(gòu)安排如下：第一章，緒論。 MFC 類庫簡介為了方便程序員編寫 Windows 程序，微軟提供了用于 C++環(huán)境下編寫應(yīng)用程序的框架 MFC，即微軟基礎(chǔ)類（Microsoft Foundation Classes）。 Ⅲ 多個相互獨(dú)立的工程。默認(rèn)的主窗口由標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、工作區(qū)窗口、代碼編輯客戶區(qū)、輸出窗口和狀態(tài)欄等幾個部分組成，下面將分別加以介紹 [2]。Build 文件現(xiàn)在分為兩種：內(nèi)部文件（dsp 后綴）和外部文件（mak 后綴）。宏記錄功能可以根據(jù)用戶的操作自動生成宏操作序列。其以可是化技術(shù)為基礎(chǔ)，以 C++語言為藍(lán)本，以眾多的集成工具為骨架，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的諸多方面都發(fā)揮著重要的作用。 國內(nèi)無人水面船的研究現(xiàn)狀中國無人水面艇的發(fā)展目前尚處于起步階段，很多關(guān)鍵領(lǐng)域都是空白，與美國等西方發(fā)達(dá)國家相比存在很大差距。在 2022 年，美國“斯巴達(dá)偵察兵” （Spartan Scout）項(xiàng)目正式啟動，它是一種典型的水面高速自主無人船。冷戰(zhàn)結(jié)束后，由于強(qiáng)大的海上對手不復(fù)存在，而近海地帶一般又擁有大量人口且對各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系重大，使得無人水面船成為美國和眾多西方國家海軍關(guān)注的焦點(diǎn)。而自“9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)時性和穩(wěn)定性直接決定著其整體性能。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。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)采集各個傳感器的信息、執(zhí)行控制指令等，以 PC104 為硬件平臺、 VxWorks 操作系統(tǒng)為軟件平臺；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、Visual C++為軟件平臺。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、海上搜救等等。而新加坡在與美國聯(lián)合研制“斯巴達(dá)偵察兵” 無人船的同時，也于 2022 年新加坡航展公布了國產(chǎn)“維納斯 ”軍用無人船。加之國外對我國進(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的路要走 [13]。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。(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)頁頁面，可以使用全新的InfoViewer 或注冊的 Web 瀏覽器去查看 Web 上的頁面。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)。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。（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。MFC 同時也是一個應(yīng)用程序框架（ Application Framework）。 第三章，無人自主水面船硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第二章 無人自主水面船運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型 引言無人自主水面船是一個具有非線性特征的復(fù)雜對象，在水中運(yùn)動時會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)。 （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)動方向， 軸指向船舶的橫向運(yùn)動方向， 軸與 軸和 軸垂直b bzby且指向下，構(gòu)成為右手坐標(biāo)系。()z?R()y?()x?R39。RBA?=RBA??vv在上面的動力學(xué)方程中，假定無人水面船所在水域的水是靜止的?？紤]到無人水面船的運(yùn)動主要為水平面運(yùn)動，垂直面內(nèi)的運(yùn)動可以忽略，本章最后通過增加簡化條件，建立了無人水面船的水平面運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型，為后面的研究提供了數(shù)學(xué)模型。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)。它含有 4 個 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，PC104 標(biāo)準(zhǔn)尺寸，+5V 操作電壓，與 PC104CPU 模塊直接棧接。同時系統(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。C 85176。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EIA(電子工業(yè)協(xié)會)與BELL等公司一起開發(fā)并與1969年公布的通信協(xié)議。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COM2兩個串行接口的連接器。 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，并對其工作原理做了分析與研究。 對話框的創(chuàng)建流程 對話框的創(chuàng)建流程如圖所示，主要分為兩大步驟 [9]:(1) 創(chuàng)建對話框資源包括添加對話框模板、修改對話框的屬性并向?qū)υ捒蛑刑砑痈鞣N控件兩步。 圖 44 對話框編輯器界面2. 在對話框中添加控件 在對話框編輯器界面上,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。以“連接串口” 控件為例，將鼠標(biāo)移動到該控件上，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。（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話框。這個過程是通過 MFC 為對話框類自動添加的成員函數(shù) DoDataExchange（）實(shí)現(xiàn)的，稱為對話框數(shù)據(jù)交換和檢驗(yàn)機(jī)制。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 對話框，單擊“OK” 按鈕就可以創(chuàng)建一個名稱為 OnComConnect（）的消息處理函數(shù)。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)