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基于Qt的AUV监控系统设计与开发

作者：许耀锦祁丹丹

来源：《现代电子技术》2011年第22期

摘要：自主式水下机器人是当今机器人研究领域最热门的话题之一，它在海洋调查，资源

勘探以及军事领域有着广泛的应用前景。AUV的智能化水平在不断的提高，而且工作环境也

越来越复杂，因此对AUV的软件系统要求也更高，可靠高效的AUV软件系统对于实现AUV

的智能化和保证其自身安全非常重要。监控系统软件作为AUV软件系统的一部分是实现AUV

航行控制的关键。由于Qt开发平台的优良跨平台特性，本系统采用了基于Qt的软件模块化设

计。

关键词：AUV；Qt；监控系统；软件模块化

中图分类号：文献标识码：A文章编号：

DesignandDevelopmentofAUVMonitoringSystemBasedonQt

(SchoolofInformationScienceandEngineering,OceanUniversityofChina,Qingdao266100,

China)

Abstract：Autonomousunderwatervehicle(AUV)isoneofthecurrenthottesttopicsinthe

andmilitaryfields.WiththeimprovementofAUVsintelligentizationandtheincreasementof

environmentscomplexity，thesoftwaresystemofAUVishighlyrequired.Acredibleandeffective

softwaresystemisveryimportantforAUVtoachieveintelligentizationandtoensuresafety.The

characteristicsofQt,thesoftwaremodularizationdesignbasedonQtwasadoptedforthesystem.

Keywords：AUV;Qt;monitoringsystem;softwaremodularization

收稿日期：

基金项目：国家“863计”划资助项目(2006AA09Z231)0引言

自主式水下机器人(AutonomousUnderwaterVehicles，AUV)代表了未来水下机器人技术的

发展方向，是当前世界各国研究工作的热点［1］。对AUV的实时监测和控制是AUV能否安

全高效执行任务的关键之一。本课题针对AUV的体系结构和实际应用，为其设计实现一套高

可靠性，通信灵活，简单易用，具有模块化特点的监控系统软件。水下机器人实现实际应用的

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前提条件是具备自主导航能力，自主导航主要研究移动机器人在已知的环境当中，如何从指定

起始位姿运动到指定目标位姿，并执行指定的任务。在这种情况下由于环境地图是已知的，所

以导航过程始终依赖于先验的环境地图信息。但是随着移动机器人应用范围的不断扩大和移动

机器人自主导航问题研究的不断深入，在未知地图环境下的自主导航成为一个需要解决问题。

这就需要自主探索技术，以获得环境地图信息［2］。可靠的定位是机器人自主导航的基础，

自主导航中的路径规划、路径跟踪等任务的进行都需要机器人能够在运动过程中连续定位。也

就是说，机器人在未知环境下的自主导航中：一方面机器人如何在位置环境下确定自身的位

姿；另一方面，机器人如何准确描述环境特征建立环境地图。这2个问题成为导航领域的研究

难点。为了解决这2个难点就需要移动机器人的同时定位与地图构建算法(Simultaneous

LocalizationandMapping，SLAM)。在SLAM中，移动机器人使用自身携带的传感器获得环境

地图信息，识别标识未知环境中的特征标志，然后根据移动机器人与环境特征标志之间的相对

位置和控制量等估计机器人和环境特征的全局坐标。SLAM算法具有重要的理论与应用价值，

认为是实现真正的