Modelarea, simularea și controlul unei bărci autonome

Abstract

Scopul acestei lucrări este dezvoltarea unui algoritm de control al direcţiei şi traiectoriei unei ambarcaţiuni pe suprafaţa unor corpuri de apă de dimensiuni medii cu ajutorul unei interfeţe grafice uşor de folosit de pe telefon sau laptop. În conţinutul lucrării este descris modul de funcţionare a aplicaţiilor software folosite în modelarea pieselor ce alcătuiesc navomodelul. Acest navomodel a fost folosit pentru demonstrarea şi testarea algoritmului, echipamentelor hardware folosite în procesarea datelor obţinute de către senzorii şi modulele folosite pentru actualizarea poziţiei geografice cât şi pentru receptarea şi transmiterea bidirecţională a datelor între navomodel şi interfaţa grafică folosită de către utilizator, cât şi descrierea aplicaţiei software de control al ambarcaţiunii şi a interfeţei grafice împreună cu detaliile aferente limbajelor de programare folosite. De asemenea, a fost descris motivul alegerii acestor componente, biblioteci de date, pachete şi dependinţe virtuale necesare folosirii echipamentului hardware cât şi schema logică aferentă funcţionalităţii codului. Soluţia personală abordată în realizarea lucrării este de a folosi un număr minim de module pentru obţinerea constantă a datelor ce reprezintă poziţia bărcii, şi anume un modul GPS pentru coordonatele bărcii şi un senzor magnetometru pentru orientarea în spaţiu. Acestea au fost trimise pe un canal de comunicaţie cu frecvenţă radio cu ajutorul unui modul nRF către unitatea de procesare ce afişează aceste date pe interfaţa grafică. Accesibilitatea interfeţei grafice permite transmiterea unor noi comenzi, obţinute de la un joystick digital implementat în interfaţă către barcă, cât şi comenzi de oprire şi repornire a bărcii. Principala unitate de procesare folosită în calcularea şi transformarea datelor obţinute de la senzori şi module pentru a putea fi folosite în acţionarea motoarelor sau trimiterea lor către interfaţă este o o placă de dezvoltarea Arduino UNO. Numărul de intrări şi ieşiri digitale şi analogice permit controlul optim al funcţionalităţii ambarcaţiunii.