水下机器人中控制信息传输实现

论文摘要

水下机器人在海洋开发中占有重要地位,水声通信系统作为水下机器人中不可或缺的一部分,是水下机器人无缆操控的关键设备。本文涉及的是一套实际应用于某型智能水下机器人的水声通信系统,为机器人、岸基和船基提供通信节点,传输对机器人的控制命令和机器人工作状态信息的回传,这些信息通过串口反馈给主控机和规划机,做进一步的分析和处理。系统使用扩频通信体制,采用软件来实现通信系统的绝大部分功能。系统硬件平台采用PC104和ARM+DSP两种架构,软件平台采用嵌入式实时操作系统VxWorks,在VxWorks上实现多任务调度,并编写软件实现通信算法。首先实现VxWorks系统下多任务调度,按照VxWorks下外设驱动程序设计思路及框架,完成VxWorks下PC104总线结构的串口扩展板驱动程序设计,用以实现PC104平台下串口接口程序。随后在（?）ARM+DSP平台下完成数据流打通工作,包括ARM和DSP,ARM和FPGA之间的数据传输,ARM对Codec的配置等工作。连接数据传输和扩频算法部分,进而在该平台下实现扩频通信功能。最后,对系统进行测试工作,主要包括实验室电联调,水池实验,系统单项验收湖上实验,以及最后的大系统集成海试。编写实验所需的辅助程序,解决实验中遇到的实际问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 水下机器人国内外研究状况
• 1.1.1 水下机器人国外研究状况
• 1.1.2 水下机器人国内研究状况
• 1.2 水下机器人通信系统
• 1.3 水下机器人控制信息传输格式
• 1.3.1 某型智能水下机器人中控制信息格式
• 1.4 智能水下机器人水声通信系统简介
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 水声扩频通信原理
• 2.1 水声扩频通信系统概述
• 2.1.1 扩频通信基本理论
• 2.1.2 扩频通信系统的性能指标
• 2.1.3 m序列
• 2.2 发射信号设计
• 2.2.1 调制
• 2.2.2 波形形成
• 2.3 水声扩频通信系统接收机
• 2.3.1 同步搜索
• 2.3.2 频率搜索
• 2.3.3 多途分量提取
• 2.3.4 自动增益控制
• 2.4 本章小结
• 第3章 水下通信软件设计
• 3.1 VxWorks操作系统
• 3.2 ARM平台下VxWorks软件设计
• 3.2.1 BSP概念及其在AT91RM9200下的移植工作
• 3.2.2 AT91RM9200的中断处理
• 3.2.3 AT91RM9200与TMS320VC5510A通信建立
• 3.2.4 AT91RM9200与FPGA通信建立
• 3.2.5 使用I2C协议对Codec配置
• 3.2.6 扩频通信程序移植
• 3.2.7 TrueFFS文件系统实现
• 3.3 PC104平台下嵌入式软件设计
• 3.3.1 VxWorks驱动程序设计
• 3.3.2 VxWorks串口板驱动程序设计
• 3.4 VxWorks下高级程序设计
• 3.4.1 多任务调度实现
• 3.4.2 VxWorks任务间通信机制
• 3.4.3 VxWorks自启动程序
• 3.4.4 VxWorks内存管理相关内容
• 3.4.5 本系统中的任务调度机制
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统软件调测及外场实验
• 4.1 VxWorks下主要调试手段
• 4.1.1 WindSh在调试中的应用
• 4.1.2 Target shell在调试中的应用
• 4.1.3 Browser在调试中的应用
• 4.1.4 WindView在调试中的应用
• 4.1.5 Debugger在调试中的应用
• 4.1.6 系统错误状态
• 4.1.7 中断服务程序的调试
• 4.1.8 系统调试时应注意的问题
• 4.2 常见的程序异常现象分析
• 4.3 NFS网络文件系统
• 4.4 系统实验
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢