【正文】 EV_RXCHA。開始航行指令為“*STR,A,X^”；發(fā)送航路點指令信息格式為“*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^”。本科畢業(yè)設計論文30最后執(zhí)行停止航行指令，此時岸上控制系統(tǒng)模塊會將指令“*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)。其次執(zhí)行發(fā)送遙控指令，岸上控制模塊會將控制指令和左右電機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 PC 機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，下面分別進行介紹。岸上控制系統(tǒng)根據(jù)任務的具體要求設定任務參數(shù)，如航路點設置信息，電機電壓信息等。其使用到的 Windows API 通信函數(shù)主要有:OnInitDialog() 實現(xiàn)串口的初始化；OpenConnection() 打開并配置串行口，建立工作者線程；CloseConnection() 結束工作者線程，關閉串行口；ConfigConnection() 完成串口的參數(shù)設置；ReadComm()、WriteComm() 對串口進行讀寫操作，即數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；UINT CommProc(LPVOID pParam) 工作者線程，負責串口的監(jiān)視；~CPCTerminalDlg() 析構函數(shù)，終止串口監(jiān)視線程。CSerialPort 類和 MSComm 控件相比，這個類打包時，不需要加入其他的文件，而且函數(shù)都是開放透明的，允許我們進行改造，還有，它采用 WindowsAPI 函數(shù)編寫，當數(shù)據(jù)量增大時不會像 MSComm 控件出現(xiàn)死機現(xiàn)象。這種體系被稱為 Windows 開放式服務體系（WOSA，Windows Open Services Architecture） 。Windows 環(huán)境下編程的最大特點就是設備無關性，它通過設備驅動程序將Windows 應用程序同不同的外部設備隔離。將岸上控制系統(tǒng)軟件劃分為五個模塊，分別是：串口通信模塊、航行任務設定模塊、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。根據(jù)岸上控制系統(tǒng)的功能和特點，Visual C++ 能夠滿足系統(tǒng)的要求，且本科畢業(yè)設計論文28具有操作界面友好，易于開發(fā)等特點，因而選 Visual C++ 用作為岸上控制系統(tǒng)的軟件平臺。PC 機通過無線串口通訊模塊與船上控制系統(tǒng)通訊，PC 機與無線串口通訊模塊的接口為 RS232。 岸上控制系統(tǒng)軟件功能模塊設計 岸上控制系統(tǒng)主要的任務是：航行任務的設定、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。 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)。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)。 本科畢業(yè)設計論文27 圖 48 控件 IDC_ComConnect 的通知消息（2）在“Object IDs”列表框中選擇“IDC_ComConnect”，對應的控件是“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） 。下面以在 PCterminal 的對話框中添加“ 連接串口”按鈕的消息處理函數(shù)為例，說明對話框類控件通知消息的處理函數(shù)的添加。這里需要注意，控件和控件變量之間的數(shù)據(jù)交換并非自動完成的，即 DoDataExchang（）函數(shù)不是自動被調用的。這個過程是通過 MFC 為對話框類自動添加的成員函數(shù) DoDataExchange（）實現(xiàn)的，稱為對話框數(shù)據(jù)交換和檢驗機制。此時在 IDE 左側單擊“Class View”選項卡，展開類CPCTerminalDlg 節(jié)點，就可以看到添加到該類中的控件變量。對于 float 變量，還有 “Maximun Value”和“Minimum Value”兩個輸入框，用來是指值的變化范圍，應在其中分別填入“”和“”。以上方法同樣適用于其他的控件成員變量添加，如下表所示，添加所有控件成員變量。（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。在編輯對話框控件變量的界面“Project”下拉列表框中已經(jīng)默認選擇PCterminal，在 “Class name”下拉列表框中選擇 CPCTerminalDlg，從 Control IDs列表框中可以看到對話框中控件們的 ID。在對話框中單擊“Member Varivbles”選項卡進入編輯對話框控件成員變量的界面。下表列出了用戶界面所需按鈕以及 Check box 控件的屬性設置。以“連接串口” 控件為例，將鼠標移動到該控件上，單擊鼠標右鍵，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。 運用以上兩種控件的添加方式，根據(jù)所設計用戶界面布局，添加所需的全部控件。在控件中央按下鼠標左鍵不放可以將控件拖動到指定位置，在虛線框上按下鼠標左鍵不放并拖動，可以調整控件的大小。 另外，添加控件還可以利用鼠標將 Control 工具欄中的控件直接拖到對話框資源中。 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。本科畢業(yè)設計論文21 圖 42 “New”對話框（3） 在“MFC AppWizardStep 1”對話框中，有三種應用程序類型可供選擇，分別為 Single document（單文檔） 、Multiple document（多文檔）和 Dialog based（基于對話框） ，選中 “Dialog based”選項，其他使用默認值，如圖 43 所示，然后單擊“Finish”按鈕，在彈出的“New Project Information”對話框中單擊“OK”按鈕，就可完成工程的建立。 （2）在“New” 對話框中單擊“Project” 選項卡，在列表框中選擇 “MFC AppWizard（exe） ”項，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”，其他使用默認值，如圖 42 所示。其中，控件關聯(lián)變量將使得在程序中可以通過這些變量可以訪問控件的屬性。 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對話框中添加各種控件兩步。其是程序中一個常見的用戶界面元素。隨后，對無人水面船與岸上 PC 機間的通訊方式做了說明。本科畢業(yè)設計論文19第四章 無人自主水面船岸上控制系統(tǒng)軟件設計 引言無人自主水面船控制系統(tǒng)軟件同樣有船上控制系統(tǒng)軟件和岸上控制系統(tǒng)軟件組成。 本章小結 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。最簡單的情況，在通信中根本不需要RS232C的控制聯(lián)絡信號。一般要加調制解調器，使用的信號線也會較多。表31 DB25和DB9 的常用信號腳說明9 針串口（DB9） 25 針串口（DB25）針號 功能說明 縮寫 針號 功能說明 縮寫1 數(shù)據(jù)載波檢測 DCD 8 數(shù)據(jù)載波檢測 DCD2 接受數(shù)據(jù) RXD 3 接受數(shù)據(jù) RXD3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD4 數(shù)據(jù)終端準備 DTR 20 數(shù)據(jù)終端準備 DTR5 信號地 GND 7 信號地 GND6 數(shù)據(jù)設備準備好 DSR 6 數(shù)據(jù)設備準備好 DSR7 請求發(fā)送 RTS 4 請求發(fā)送 RTS8 清除發(fā)送 CTS 5 清除發(fā)送 CTS9 振鈴指示 DELL 22 振鈴指示 DELL RS232C接口通信分為遠距離通信和近距離通信。而在AT 機及以后，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。PC和XT機采用DB25 型連接器。另外，RS232也可以直接應用于任何類型的計算機之間的簡單聯(lián)系上 [5]。RS232C作為一種標準，目前已在微機通信接口中被廣泛采用，它不僅已被內置于每一臺計算機，同時也已被內置于從微控制器到主機的多種類型的計算機及其相連接的設備。圖36 岸上控制系統(tǒng)硬件結構圖 RS232C 串口標準RS232C標準是美國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。本科畢業(yè)設計論文17 圖 35 推進器 岸上控制系統(tǒng)硬件設計岸上控制系統(tǒng)的硬件設備主要包括：PC機、無線串口通訊模塊。流線造型，美觀大方，源自歐美暢銷的專業(yè)線控系統(tǒng)，提供點動，續(xù)動，轉向等多種操作要求，簡易，方便。它負責接收岸上控制系統(tǒng)的控制指令信息，同時將經(jīng)緯度、姿態(tài)、速度等信息反饋給岸上控制系統(tǒng)，便于岸上控制系統(tǒng)監(jiān)控。C 85176。內置DIP可切換的 RS232 / RS422 / RS485 接口板，RPSMA天線,工作頻率為ISM 或 GHz，功耗輸出為100 毫瓦 或 50 毫瓦 ( GHz), 商業(yè)級溫度范圍（070176。 圖 33 PHINS 高精度水下光纖慣性導航系統(tǒng)本科畢業(yè)設計論文164. 無線通訊模塊 無線串口模塊采用美國 DIGI 公司生產的XStream RS232/485RF 調制解調器。其核心部分是光纖陀螺以及與之相匹配的數(shù)字信號處理器、卡爾曼濾波器。同時系統(tǒng)設計預留伽利略系統(tǒng)、北斗導航系統(tǒng)接口，具有很強的擴展。接收機可在速度大于 515m/s，高度大于 18000m環(huán)境中使用，大大擴展了 GPS 使用范圍。它是一款高精度、高動態(tài)、高性能的 GPS 接收機。它含有 16 通道（16 單端/8 差分） ，16 位分辨率模擬量輸入 A/D 模塊；最大采樣速率 200KHz，外部觸發(fā)能力，中斷和 DMA 操作；1，2，4，8 倍可編程增益；4 通道輸出，12 位分辨率，82C54 可編程定時器，含 3 個 16 位，最大 10MHz 計數(shù)/定時器。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 標準尺寸，+5V 操作電壓，與 PC104CPU 模塊直接棧接。①CPU 模塊采用 SENBO 公司的 LX3073 系列，它與標準的 PC100%兼容，含有 14 個中斷通道（8259 兼容） ，7 個 DMA 通道（ 8253 兼容） ，3 個可編程計數(shù)器、定時器（8254 兼容） ，2 個 16550 兼容的 RS232 串口。截止目前，全世界已有 200 多家廠商在生產和銷售符合 PC104 規(guī)范的嵌入式板卡。IEEEP996 是 ISA 工業(yè)總線規(guī)范，IEEE 協(xié)會將它定義 ， PC104 實質上就是一種緊湊型的 IEEEP996，其信號定義和 PC/AT 基本一致，但電氣和機械規(guī)范卻完全不同，是一種優(yōu)化的、小型、堆棧式結構的嵌入式控制系統(tǒng)。1992年 PC104 作為基本文件被采納，叫做 兼容 PC 嵌入式模塊標準。推進器調速模塊GPSPHINS PC104調速模塊推進器無線通信電源模塊開關控制蓄電池本科畢業(yè)設計論文14船上與岸上通訊由無線串口通訊模塊完成，船上的無線串口通訊模塊接收岸上控制系統(tǒng)的指令，如開始航行、停止航行、參考航向角等，同時將無人水面船的航行狀態(tài)實時發(fā)送給岸上控制系統(tǒng)，如經(jīng)緯度、速度、航向角等。無線通信岸上控制臺圖 31 無人自主水面船總體方案設計 無人自主水面船控制系統(tǒng)工作原理 岸上控制系統(tǒng)進行航行任務、控制算法及控制參數(shù)的設定，完成設定后發(fā)送開始航行指令。 無人自主水面船控制系統(tǒng)組成及工作原理 無人自主水面船控制系統(tǒng)總體方案設計無人自主水面船控制系統(tǒng)包括船上控制系統(tǒng)和岸上控制系統(tǒng)兩部分?？紤]到無人水面船的運動主要為水平面運動，垂直面內的運動可以忽略，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動學和動力學模型，為后面的研究提供了數(shù)學模型。bx 用廣義坐標向量 、廣義速度向量 描述無人??1Ty??η??Tuvr?V水面船的水平面運動，可得水平面運動方程 (210)1()()?RVM