1. 研究目的与意义（文献综述）

随着作战方式的变革,无人作战系统是现代武器装备的发展趋势之一,得到各国重视并在陆/海/空等多维领域涌现出多种多样的无人系统,如在空中领域发展的无人机平台(uav) ,在地面发展的无人地面平台(ugv) ,在水下发展的无人水下航行器平台(uuv)以及在水面发展的无人艇平台(unmanned surface vehicle, usv)等。无人平台成为在未来战争中信息对抗、精确打击、完成特殊作战使命的重要手段。早在2001年,美国海军研究办公室提出建造濒海战斗舰(lcs)时,在其濒海作战系统中就提出了利用usv,uuv和uav共同构成了海军无人作战体系,完成诸如情报收集、反潜、反水雷、侦查与探测、精确打击等作战任务。

在众多无人平台发展中,无人机发展的应用较为成熟,并且应用最为广泛,无人地面平台和无人水下平台次之,无人艇相对于其他无人平台发展相对较晚,美国海军对濒海战争和反恐投入的增加推动了无人艇的快速发展,以美国为代表的西方国家已将其列为重要的发展方向。

无人艇是一种具有自主规划、自主航行能力,并可自主完成环境感知、目标探测等任务的小型水面平台,可承担情报收集、监视侦察、扫雷、反潜、精确打击、搜捕、水文地理勘察,反恐,中继通信等功能。无人艇根据使命的不同,可采用多种不同的模块,搭载不同的传感器或执行设备,执行任务也显示出多样性。

2. 研究的基本内容与方案

一、 研究的基本内容与目标

本次研究的基本内容是设计一个无人试验艇的控制器，该控制器为基于arduino的pid控制器，主要的控制任务是通过控制无人试验艇的航向来实现无人试验艇的自动航行。要实现这一设计，需要了解无人试验艇的运动模型，即其一阶野本方程。除此之外，还需对arduino有一个基本的了解，并设计基于arduino的硬件电路，加上编写好的pid控制程序组成一个基于arduino的pid控制器。最后通过matlab软件仿真对控制器的控制性能进行验证，并对仿真的结果进行分析，由此得出研究的结论或成果。

二、 拟采用的技术方案及措施

3. 研究计划与安排

第1-3周：文献查阅，包括著作、期刊、会议论文、网络资源等；

第4周：完成开题报告、论文提纲；

第5-9周：基于arduino的控制器硬件接口电路设计，pid控制器设计与实现；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 曾凡明, 曹诗杰, zengfanming,等. 无人水面艇自主控制系统设计与试验研究[j]. 中国造船, 2016, 57(2):164-174.

[2] 马天宇, 杭岑, 杨松林. 一种新型水面无人艇操纵性试验分析[j]. 江苏船舶, 2016(4):6-12.

[3] 孙晓界, 石林龙, 范云生,等. 一种无人水面艇运动模型参数在线辨识方法[j]. 中国航海, 2016(1):39-43.