Entwicklung eines Steuerungssystems für unbemannte Wasserfahrzeuge auf Mikrokontrollerbasis

Im Bereich der autonomen Oberflächenfahrzeuge (USV - Unmanned Surface Vehicles) finden gegenwärtig umfangreiche Entwicklungen statt. Autonome Oberflächenfahrzeuge werden zurzeit vor allem für Vermessungsaufgaben in küstennahen Bereichen eingesetzt. Entscheidender Faktor für die Zuverlässigkeit derartiger Fahrzeuge ist die Verwendung eines sicheren Steuerungssystems.

Das IAT der Universität Rostock verfügt über derartige Fahrzeuge. Die Fahrzeuge verfügen über ein hierarchisches Steuerungssystem bestehend aus einer prozessnahen SPS-Ebene und einer übergeordneten Industrie-PC-Ebene, wobei die Leistungsfähigkeit hierarchisch steigend abnimmt und sich dabei die Zuverlässigkeit erhöht. Die verwendete SPS ist jedoch in ihrer Leistungsfähigkeit deutlich beschränkt, so dass künftige Entwicklungen nicht umgesetzt werden können. Folglich soll innerhalb der Masterarbeit für den verfügbaren Messgeräteträger MESSIN die SPS-Ebene durch eine leistungsfähigere µC-Baugruppe ersetzt werden, welche das Bindeglied zwischen der Funkfernsteuerung des Anwenders und der Sensoren und Aktoren des Fahrzeuges bildet. Als Mikrocontroller kommt ein STM32F407 zum Einsatz. Der Softwareentwurf erfolgt modellbasiert mit der Waijung Matlab/Simulink Toolbox. Als Targetsystem kann ein SeeedStudio ARCH-MAX verwendet werden.

Im Rahmen der Masterarbeit sind folgende Arbeiten durchzuführen:

  1. Literaturrecherche zur Umsetzung hierarchischer Steuerungssysteme unbemannter Fahrzeuge
  2. Umsetzung des DUST-Funkprotokolls (3964/3964R) auf dem µC
  3. Software zur Ansteuerung der Antriebssteller und Rudermaschinen (Soll-Ist-Werte) mittels DA-AD-Wandler und RS-422 über den µC
  4. Parametrierung verschiedener Schnittstellen zum Einlesen ausgewählter Sensorwerte, Kommunikation mit dem xPC-Target Bordrechner
  5. Implementierung eines herkömmlichen Geschwindigkeits- und Kursreglers zum Test des Gesamtsystems am Messgeräteträger MESSIN

Die Programmierung des µC erfolgt mit MATLAB/ Simulink.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Martin Kurowski, Haus 8, Raum 8019

Dipl.-Ing. Matthias Wulff, Haus 8, Raum 8019