1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 目的及意义

随着时代的进步与发展，我们的生活越来越趋于智能化，但随之而来也出现了许多问题。某些企业为了追求经济的发展，随意的将工业废水排放到河流、湖泊、甚至海洋中去，导致水质变差。水质环境受到破坏，势必反作用于人类本身。例如，人类食用了受污染的水产品，势必会影响到人体自身的健康甚至会导致死亡事故的发生。

面对水质环境受到污染，我们有必要要进行水质环境的监控、预防与保护，目前水质监测的主要手段有人工采集、遥控水下机器人、无人船、无缆水下机器人等。在我国大部分近海海域、河流、湖泊、水库、运河等湿地地区，几乎还是采用人工进行水文数据的采集，如水位、流速、水质、降水、蒸发量等，人工采集存在着很多的弊端，对于一些环境恶劣的区域，采样者存在人生安全或者无法到达采样的区域，再加上人工采集的时间比较长，采样回来可能造成样本变质，严重影响水文信息的分析。遥控水下机器人和无缆水下机器人在某些未知的区域下，设备的通信可能会丢失，而且成本比较高。而无人船有许多独到之处，船体不大，方便航行在各个水域，受外界的约束比较小，具有较高的非常高的灵活性，对无人船的操作也非常简单，同时可以自动采样，造价不高等优点。无人船也将水面机器人技术、数据的网络传输与通信、计算机技术与智能传感器技术相结合在一起了，可以最大限度的在环保水质检测、科研勘测、水下测绘、搜收救援、安防巡逻乃至军事应用领域发挥积极的战略意义。

1.1 无人船国内外研究的现状

无人船作为一种智能化、机动化、无人化、网络化的水面交通工具，在海洋医药领域、海面上的生态监控、海上救援、海上巡逻等领域发挥了及其重要的作用。自从2002年开始美国海军投资巨资进行命名为“斯巴达”高速无人船的研究，无人船“斯巴达”有两种运行方式，摇杆操纵模式和自主式模式。“斯巴达”无人船项目最初主要用于军事领域，项目提出者主要是美国海军，同时也包括美国国防部部长，除此之外新加坡海军也加入了该项目发起。。“斯巴达”是美国国防部选中的概念技术之一，主要承载着沿海地区反潜战、反水雷雷战、情报收集、侦查和监视等。为提高其续航能力，研究者们还研制出压燃重油发动机，其以柴油为动力油，具有较大的高功率密度，为斯巴达的远距离航行提供了强大的保障，同时也提高了“斯巴达”的速度，提高了发动机的效率，使其具有高达720马力／单机的动力。同时，“斯巴达”集人工智能、高精度传感器技术和基于vxz成像技术的三维数字成像技术相结合，极大增强了其自主航行的能力。

2. 研究的基本内容与方案

主要研究内容包括以下几个部分：

本系统主要用于采用嵌入式arm芯片来控制电动船，通过遥控来控制船（船长为1m左右）的行进，同时通过gps导航来规划路线，让船能够按照指定的路线来行进。在这个船体上装载（6个）水桶到指定地点来取水质采样，采样高清摄像头来采集数据（实时航拍系统）不要求进行识别。

（1）可以通过遥感来控制船体的转向，如前进、后退、左右转等，灵敏度应较好。

3. 研究计划与安排

1.第1-3周 完成题目调研，完成文献阅读，进行相关资料的搜集，完成文献综述以及开题报告的撰写；

2.第4-7周 设计无人船的整体方案构架和学习部分控制相关理论知识。

3.第8-11周 对无人船硬件系统进行设计，同时设计相应的传感器模块控制，对无人船动力系统及传感器进行调试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 万接喜.外军无人水面舰发展现状与趋势.国防科技.2014，35（5）：p93~95

[2] 李墨.可搭载“三星联网”卫星系统--汉产北斗无人船正式批量.湖北日报.2015.1

[3] 陈海明.基于arm和gprs远程无线监控系统的设计与实现：[硕士学位论文].北京：北京邮电大学，2009