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研究生: 江建興
Chiang, Chen-Hsing
論文名稱: 具備三自由度水下光源追蹤之中繼系統
Power/Signal Management System with Three Degrees of Freedom Function for Underwater Light-Source Tracking
指導教授: 林忠宏
Lin, Chung-Hung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 79
中文關鍵詞: 中繼系統三自由度追蹤模糊控制
外文關鍵詞: Power/Signal Management System, Three-Dimensional Tracking, Fuzzy Control
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  • 本研究主要開發一套水下光源追蹤之功能,增加複合模式水下載具的中繼電力/訊號管理系統(Power/Signal Management System,PSMS)之追蹤功能。將鏡頭裝設在步進馬達上,使垂向追蹤可以準確地到位。使PSMS從原本一維之偏擺(Yaw)追蹤,開發並整合成一套包含偏擺、垂向及前後之三維追蹤系統。
    水下追蹤以聲納為主,但由於價格昂貴,所以用一套以影像辨識為基礎之水下追蹤方式。利用強光當做目標物,經由閾值計算擷取出目標區塊並進行追蹤功能。距離愈遠面積愈小,距離愈近則反之,以目標區塊面積之變化為依據並進行前後追蹤,利用模糊控制方式做為主要之控制系統。
    本研究於拖航水槽進行系統測試,其中包含水下之垂向追蹤、偏擺追蹤、前後追蹤整合成三自由度追蹤測試。並且驗證其功能開發之穩定性和準確性。

    The research is about developing a system to track underwater light-source and improve the Power/Signal Management System (PSMS).The CCD camera is installed on a stepper motor. In such a way, it can reach the goal angle accurately. The system progress from one-dimensional tracking to three-dimensional tracking which include horizontal tracking, vertical tracking and longitudinal tracking.

    The sonar still held sway in underwater tracking but it is expensive, so we consider to de-velop a tracking method by image recognition. It combined light-source carrier tracking and light-area calculation to get relative position between PSMS and target. The control system uses the fuzzy control method due to the difficulty of establishing a comprehen-sive mathematical model of the control system in complex underwater environment.

    The system tests in towing tank include horizontal tracking, vertical tracking and longitu-dinal tracking. And the test verifies the stability and accuracy of its all function.

    摘要 I EXTENDED ABSTRACT II 致謝 VIII 目錄 IX 表目錄 XII 圖目錄 XIII 符號說明 XVI 第一章 緒論 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 文獻回顧 2 1-2-1影像追蹤 2 1-2-2控制系統 3 1-3 論文架構 4 第二章 中繼系統及鏡頭控制規劃 5 2-1 岸端系統 5 2-1-1鎧裝纜繩 6 2-2 中繼系統 7 2-2-1外部構造 7 2-2-2電力系統 10 2-2-3推進系統 11 2-2-4通訊系統 13 2-2-5感測系統 14 2-2-6垂直控制系統 21 第三章 影像追蹤及控制系統 23 3-1影像追蹤 24 3-1-1全彩數位影像 24 3-1-2目標物影像分割 28 3-1-3面積估算距離 29 3-2 控制系統 31 3-2-1模糊理論概述 31 3-2-2模糊集合 31 3-2-3歸屬函數 33 3-2-4語言變數(Linguistic Variables) 34 3-2-5模糊控制基本架構 34 3-2-6模糊控制器 36 第四章 系統整合與任務測試 46 4-1 系統組裝 46 4-2控制系統及測試 48 4-2-1人機介面 48 4-2-2垂向控制系統 51 4-2-3垂向追蹤控制測試 52 4-2-4方向角控制系統 55 4-2-5方向角追蹤控制測試 56 4-2-6定距離追蹤控制 58 4-2-7定距離追蹤測試 59 4-2-8影像追蹤控制系統 61 4-2-9影像追蹤控制測試 62 4-2-9追蹤模式控制系統 67 4-2-10追蹤模式控制測試 69 第五章 結論與未來展望 76 5-1結論 76 5-2未來改進方向 77 參考文獻 78

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    [12] https://en.wikipedia.org/wiki/Embedded_system
    [13] http://en.wikipedia.org/wiki/HSL_and_HSV

    下載圖示 校內:2017-02-18公開
    校外:2018-02-18公開
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