海上小型无人探测平台项目申请书.docx

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海上小型无人探测平台项目申请书

项目

分类

自然科学

√

社会科学

中国海洋大学本科生研究训练计划（SRTP）项目

申请书

项目名称：

海上小型无人探测平台

一、基本情况

1．申请者情况

姓名

武辰

性别

男

出生年月

1988/02

学部、院（系）

信息学院

专业年级

光信息科学与技术06级

学号

020*********

2．项目组成员情况

姓名

性别

出生年月

专业年级

分工

于丽

女

1987/9

光信息科学与技术06级

图像传输系统研制

王成亮

男

1987/10

光信息科学与技术07级

无线遥控装置研发

孙瑞良

男

1989/11

光信息科学与技术07级

船体的设计及制造

万璐

女

1990/04

光信息科学与技术07级

动力系统的设计

3．指导教师情况

姓名

亓夫军

职称

副教授

学历

硕士

开设课程

传感器原理与技术，微机接口技术

研究方向

传感器，嵌入式控制，光谱测量设备

学部、院（系）

信息科学与工程学院物理系

E-mail地址

fujunqi@

电话

66781232

4．课题来源：

□科研□教学□设计□工程■自选□其他（）

5．申请理由：

知识条件，特长、兴趣，相关经历等

项目组成员已学习过数字/模拟电路、C语言、微机原理、传感器技术，自学过机械设计等课程。

项目组成员对本项目有极大的兴趣和热情，希望通过对本项目的研究进一步学习知识、提高能力。

武辰，曾担任校科协实践部部长，具有一定的组织协调能力，学习成绩优秀，曾获学校学习奖学金，对于程序设计和电子电路设计有浓厚的兴趣，对于C语言编程非常熟悉。

于丽，学习成绩优秀，专业课成绩突出，曾获学校学习奖学金，对于程序设计和电子电路设计有浓厚的兴趣，对于C语言编程非常熟悉。

王成亮，曾获学校学习奖学金，有很强的实践动手能力，熟悉C语言及JAVA语言，对无线电遥控及编程设计怀有极大的兴趣；

孙瑞良，具有船模制作经验，对船体知识十分熟悉，动手能力强，对项目有极大的热情；

万璐，曾获学校学习奖学金，强烈的好奇心和钻研精神，实践动手能力强，对项目有极大的热情；

项目组成员具备基本的专业知识。

团队成员爱好机械设计、程序和电子设计，具有一定的经验，前期已完成试验平台的AutoCAD的图纸设计。

亓夫军老师多次成功指导OUC-SRTP和创新计划，相信在他的悉心指导下，我们会出色地完成本创新计划项目。

二、项目方案

1．目的及意义

一般出海考察需要进行以下的工作：

1、海洋水文气象观测：

海水温盐度、海流、流向、气温、湿度、风速、风向等参数的全程走航观测。

2、海洋生物生态调查：

断面生物资源调查，定点分层连续采样；浮游生物、微生物、主要赤潮种等连续调查。

3、海洋化学监测：

营养盐、与海洋碳循环有关的各类海水化学要素的走航监测。

工作过程中遇到的问题有：

在对近海海水状况进行探测研究过程中，总需要有科研人员在现场取样，有时甚至需要人员下水，既浪费时间又费力。

在大洋航行时，在需要对周围海水进行研究时，往往会将大船开往指定地点，再垂直进行取样，十分麻烦且花费成本高。

而且随着大船开往到数据采集地点，会破坏有些数据的采集环境，影响测量的准确性。

特别是在恶劣的天气条件下，浪比较高，就有可能造成人员伤亡。

所以我们希望开发一款遥控无人探测平台（以下简称搭载平台），它能够搭载仪器对海水的部分参数进行直接测量，并简化现场测量的准备工作。

该搭载平台具有以下特点：

1.可以搭载相关传感器和科研仪器。

可以在无需科研人员下水的情况下完成对洋面的参数测量，如温度，盐度，海水水质，为科考活动节省了时间及成本。

2.可以拓展科考活动的范围。

如在浅海区域或危险区域等大船不易到达的地方，释放搭载平台进行测量。

3.小巧的体积优势。

可以减少对数据采集环境的破坏，使所采集的数据更准确。

4.可以完成简单的打捞和投放动作，如打捞投放浮标等。

5.功能可以拓展。

随着将来继续研究，搭载平台的功能会得到进一步的拓展，如搭载气象观测设备，拓展后的搭载平台可以观测风速、风向、气温、湿度、水温等，与气象浮标相比，无人船的优势则在于其流动性。

浮标只能静止测量一个点的数据，无人船可以根据需要测量动态数据。

无人船还将用于海上巡逻、侦察等，对应对海洋突发事件和在海洋、大型湖泊等方面的环境监测以及灾害预警等意义重大。

同时通过这次对海上平台的研发，锻炼同学们的实践动手能力以及对课堂所学知识的实际应用能力。

2．研究内容与研究方法

研究内容：

1.搭载平台的外形设计及选用材料:

合理的外形设计可以增强探测平台在海里的稳定性，材料宜选用耐腐蚀性且质量较轻的材料。

2.设计一套良好的设备架构平台，对所搭载设备进行合理安置：

因为此探测平台将会搭载许多装置，如工控机，摄像头，动力设备等，还应为将来可能搭载的仪器预留空间。

3.如何对探测平台实施有效控制：

如转向动作，数据传输等。

4.对工控机编程的研究：

通过编程来实现对设备操控。

研究方法：

1.整体采用双体船的外形，以廉价实用的PVC管为搭载平台提供浮力，采用水下推进器作为动力设备，转向装置有两个方案

（1）使用舵机

（2）应用双推进器，在试验讨论后确定应用哪项方案。

2.制作构架连接船体与母搭载板，母搭载板拥有多个设备固定口，设备固定口有统一的标准，并且对应多个子搭载板，子搭载板有统一的规格，各种测量设备直接固化在子搭载板上，工控机和数据接受发射器固化在母搭载板上，并用玻璃钢制作工控机的防水装置。

3.工控机是整个控制系统的核心。

一方面，工控机对所采集数据进行处理传输；另一方面，工控机完成对船体的遥控工作。

4.对工控机进行编程，实现对硬件的一系列操作。

主要功能模块如下：

3．特色与创新

此搭载平台将完全由自己独立设计制作完成，我们拟采用双体结构，制作材料会尽量使用生活中常用的材料，增强测量平台的水上稳定性，简化制造难度和降低制作成本。

基于工控机构建一个网络传输系统，以工控机为主要硬件平台，对摄像头图像数据的采集、压缩、传输等过程进行软件设计，无线传输图像数据，保证了一定程度上的实时性，可以满足对海上情况观测的应用；

实现对搭载平台的远距离操控，利用GPS系统完成对平台的实时定位。

4．支撑条件分析

物理系光电技术实验室具备机械加工能力及自动控制调试环境，可以全面地为课题提供支持。

目前的仪器设备有：

车床、单片机仿真调试器、DSP处理器开发系统等。

光学电电子实验室国家863深海拉曼课题可以为本项目提供技术及设备支持。

工程学院的数控加工中心也可以为本项目提供支持。

指导老师从事电路开发方面科研教学多年，能够给与研究方法、思路、技术上的准确指导；本项目组成员已系统掌握研发所需的相关理论知识，实践动手能力强，并对此项目有浓厚兴趣。

5．目标与成果

１.　开发出一套实用性强，具有一定科研价值的远距离遥控无人船，辅以GPS设备实时掌控船体坐标。

船体加装摄像头，将海上图像传输给科考人员，随时了解海况信息。

　２.　相关研究总结报告。

设计参数表：

项目

参数

项目

参数

平台尺寸（mm）

1200×600×400

（暂定）

动力选择

水下推进器

驾驶方式

人工遥控

硬件平台

工控机

最大遥控距离

1km

数据传输方式

无线传输

6.进度安排

截止时间

进度安排

2009/06-2009/07

搜集资料、分析搭载平台外形及内部结构

2009/08-2009/09

制作平台外壳并装载动力设备

2009/10-2009/12

研制遥控模块

2010/01-2010/02

研制图像传输系统

2010/03-2010/04

组装系统并下水测试

2010/05

项目结束，提交项目结题报告

7.经费使用计划

序号

支出项目

金额（元）

依据或理由

1

平台的外形制作

2000.00

材料费，制作工具，加工费等

2

动力设备

3000.00

水下推进器，控制电路，电瓶等

3

图像、数据传输设备

2000.00

摄像头，无线设备，电路板制作，电源，GPS设备等

4

资料软件差旅等费用

1000.00

资料调研、查阅、复印印刷费

合计

8000

三、推荐及审批意见

1、指导教师推荐意见

该项目创意新颖，思路清晰，具有良好的可行性和实用性。

该项目可以为科考活动提供一个良好的实验平台。

同时通过项目的开发，项目组同学可以锻炼电路设计开发能力和自我学习能力，培养团队组织能力和协调能力。

签字：

年月日

2、院（系）推荐意见

负责人（签字）：

单位（公章）年月日

3、学校本科生研究训练计划管理委员会审批意见

负责人（签字）：

盖章年月日