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基于超声测距的大范围船模室内定位系统软件设计及实现
资料介绍
随着人类向深海不断的进军，深海技术不断的发展，人类对海上船舶的定位要求也在不断的提高。为了更好地对现代船舶动力定位系统进行研究，实验室修建了范围为11米乘6米的室内水池作为室内船模动力定位系统的试验平台。室内模型船动力定位系统要获得高精度的控制效果，其中一个重要条件是其位置检测系统能提供一个实时的、准确的位置信号。为了提供所需要的位置信号，本文设计了一套基于ATmega16和MAXQ7667单片机的室内超声波定位系统。
本文的定位系统基于超声分体式测距得到所需要的距离信号，再根据各距离信号与固定节点的关系换算出模型船的实际位置。其设备包括超声波发送端与超声波接收端两个主要组成部分。发送端主要完成的任务是发射超声波、接收超声波飞行时间信号、计算船模的坐标信号，并且传送给上位机;接收端主要完成的任务是处理接收的超声波信号以及将各接收端的超声波飞行时间传送给发送端。
系统的组成上包括硬件和软件部分。硬件上，设计了温度补偿检测电路进行实时的现场环境温度采集来修正声速，设计了超声波驱动电路、超声波接收处理电路以及射频通信电路来测量所需的声波飞行时间，并且设计了串口通信电路使单片机能实时地将检测结果传送到上位机;软件上，合理安排了各个节点在一个检测周期中不同时间内需要完成的任务，并且在整理大量实验测试数据的基础上，基于加权最小二乘法给出了系统定位算法的数学模型以及其求解过程，并且给出了具体实现步骤。
本论文给出了系统在制作以及调试过程中的一些问题，并且对最后的实验结果做出了误差分析。实验结果表明，本文设计的超声室内定位系统检测周期为100毫秒，实时性较好;在该水池范围内的测量误差在2.2厘米内，测量值与实际位置较为吻合，定位精度相对较高，具有较好的工程实用性。目前该系统已得到初步的应用，为模型船动力定位系统的研究提供了一个有利的条件，同时也对今后进一步的超声检测技术研究具有参考价值。
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