4、远程操作水下航行器控制系统设计解析

远程操作水下航行器控制系统设计解析

1. 子程序与系统概述

在同一个程序中处理复杂工作时，使用子程序可以让我们逐个处理问题的各个部分。这里涉及的子程序有：SensorProcess、ControlProcess、JoystickProcess 和 Semaphore。要在主程序和子程序中实现特定功能，我们首先编写引用所有子程序的主程序，然后开始编写子程序。

对于典型的远程操作水下航行器原型的控制系统设计，需要编程架构和 C 程序文件。该原型采用开放式框架设计，长 1.5 米、宽 1 米、高 1.7 米，干重约 135 千克，工作深度至少 100 米，用于发射和回收小型航行器。它安装了六个无刷电动推进器，由于稳心高度较大，具有良好的静态稳定性，因此不控制横摇和纵摇运动。

主机 PC 采用基于 Python 的集成开发环境（IDE）在开源平台上开发图形用户界面（GUI），通过以太网连接与航行器通信。其余组件安装在带有水下电气连接器开口的铝制外壳中。航行器通过脐带电缆与水面船只连接，用于通信和获取 230V 交流电源。它需要在船只尾部附近的预定目标位置定位，在任务期间从水面船只发射，操作员在船上远程将航行器移动到目标点附近，然后航行器自主机动到最终所需的深度和航向角，发射小型航行器，并在任务完成后保持在同一位置等待回收。

整个机器人航行器控制系统的硬件连接包括目标系统（Athena PC104 板）和通过以太网电缆连接的主机计算机/笔记本电脑、高度/位置传感器、深度传感器、多普勒测速仪（DVL）传感器、摄像头和六个推进器。操纵杆连接到主机 PC。

2. 软件层架构

在程序中，通常使用层来描述程序的不同级别。该控制系统设计中