一直以来,对长期在海洋中从事定点作业的船舶来说,船舶动力定位技术是对其必不可少的支持系统。随着嵌入式技术的发展,人们对于动力定位技术的要求也越来越高,采用功耗低、体积小、性能优越的控制器成为当今动力定位技术的热点。动力定位手操盒是将嵌入式与动力定位技术相结合的,它不仅是辅助计算机控制系统的装置,还可以辅助主控系统在不同的地方操控船舶。本文针对动力定位系统需要,研究了基于ARM在Linux系统下,运用嵌入式图形界面开发工具Qt开发设计的嵌入式动力定位手操盒系统,主要工作如下:首先,根据动力定位系统实际需求以及嵌入式系统设计流程,搭建控制系统软硬件平台。硬件平台由两部分组成,一部分是以英特尔公司的IntelXScalePXA270主处理器(一种ARM处理器)为核心的PC104,另一部分则是以AVR单片机ATmega128为核心搭建的信息采集电路,二者通过RS232串口对接进行串口通信。软件平台一是带有Linux操作系统和Qt库的目标版,二是在PC机上搭建Linux操作系统平台,并安装Qt开发环境及交叉编译环境。其次,在Qt开发环境下完成手操盒液晶屏人机交互界面的设计。包括船舶艏向、转向力、推力、舵向等航行信息的显示。这些信息的显示时必须满足实时性、正确性、友好性的特点,所以人机交互设计是开发工作中最费时费力的模块。第三,为了实现手操盒动力定位的功能,必须建立手操盒与船舶主控系统的通信。由于以前的动力定位控制器采用串口通信时,具有响应速度慢传输距离远的缺点,所以这里设计采用嵌入式以太网通信来代替串口通信。而送往液晶屏加以显示的数据信息往往需要先存储起来,经过处理后在进行显示。这就需要建立一个数据库存储模块,该数据库模块不仅能完成对用户设置的信息以及由以太网通信模块传输来的船舶当前航行信息的存储,还能让手操盒在每次启动后都能按关闭前的设置进行工作。最后,搭建半实物仿真研究环境来验证手操盒的性能,建立三自由水面船舶模型,选择风、浪、流作为干扰模型并建立相应的数学模型。选用仿人智能控制与经典PID控制相结合的仿人智能PID控制器,完成了船舶艏向半实物仿真验证。