自治水上机器人远程监控系统设计

随着海洋环境保护的重要性日益增加和对海洋资源需求的不断增大，对近海水域环境的监测、保护和利

海洋航行器根据其用途和工作特点不用分为三大类：系缆海洋航行器ROV (Remotely Operated Vehicle)， 自治水下航行器AUV (Automatic Underwater Vehicle)以及自治水面机器人ASV (Automatic Surface Vehicle)， 简称自航载体。

水面自航载体ASV 的特点：环境适应性强， 活动灵活， 可以冲破人工和大船的极限进行近距离观测；体积小， 使用方便， 便于在大船上布放和回收；可以根据水声信号遥控或者预设程序控制；有自主动力， 水面运行时间较长，有源噪声低。

上世纪60 年代出现了海洋航行器， 主要用于军事、海洋资源开发、海洋环境监测和海洋工程等领域。

美、英、俄、德、法等国在ROV 和AUV 技术方面的研究起步较早，其研究和应用都处于世界领先地位[1] [2] [3]。

我国国内研究机构从90 年的初期开始研发海洋航行器， 现在包括中科院沈阳自动化研究所， 中科院海洋研究所，上海交大，哈尔滨工程大学等多家单位从事相关项目的研发工作，所研发的海洋航行器主要用于海洋工程、水下检测和救援等领域。

目前在海域或江河里行驶的船舶中， 无线电方式依然是主要的通讯方式[4]， 主要依靠国际海事卫星、电缆和水声信道。电缆通讯不仅费用昂贵而且距离有限；水声信道方面，由于海洋信道的复杂性和信道对高频声波的衰减性大，使得水下通信遇到了严重的障碍[5]。中科院沈阳自动化所研制的水面救助机器人样机，是通过无线模拟信号遥控方式，可控距离在1000 m 内，且只能点对点实现单向指令传输[6]。但在可能施放多个水面机器人(ASV)和双向通讯的场合， 这种简单的遥控方式就不适应实际的需要了。

因此提高船用无线电的智能性、实时性是一个有待解决的难题。已有研究者利用无线电台提出了一些无线电台通讯的改进设计方案，且成功运用于煤矿和石油开采等现场。但他们的研究方案只能利用少数具有辅助功能扩展口的无线电台来实现，因为大部分并不具有辅助功能扩展接口的船舶无法适用。我们研究室研发了一套点对点全双工无中心无线电通讯系统。

2. 远程监控系统组成 如图1 所示，整个远程监控系统由基站单元、远程站单元和传输通道三部分构成。

1) 基站单元