本文關(guān)鍵詞：基于微機電慣性傳感器的船舶室內(nèi)導(dǎo)航算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連海事大學(xué)》 2013年

基于微機電慣性傳感器的船舶室內(nèi)導(dǎo)航算法研究

劉文  

【摘要】：隨著航運業(yè)的快速發(fā)展,船舶正向大型化發(fā)展。大型郵輪和近�？痛却腕w積龐大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,甲板層數(shù)眾多,被喻為“海上的移動城市”。復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對船舶日常工作和應(yīng)急反應(yīng),例如消防、救生、溢油處置等,造成了影響。尤其是當(dāng)船舶發(fā)生火災(zāi)時,火場內(nèi)部可能出現(xiàn)的黑暗、煙霧、火焰、斷電等情況給消防人員安全造成極大的威脅。本文基于微機電慣性傳感器,設(shè)計適合船舶特點的船內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)和相關(guān)算法,實現(xiàn)船舶室內(nèi)導(dǎo)航。 本文首先對行人導(dǎo)航系統(tǒng)的特征進行了分析。針對行人與慣性導(dǎo)航傳統(tǒng)運載體的特征差異,對慣性導(dǎo)航算法進行了近似與簡化；分析了微機電慣性傳感器的誤差傳遞特征,結(jié)合步行運動周期性的特點,并通過步行實驗,揭示了步行運動過程中相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律。其次,對船舶室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的特征進行了理論和實驗分析。采用微機電航姿系統(tǒng)測量船舶姿態(tài),實現(xiàn)了船舶運動的精確測量,并研制了船舶姿態(tài)三維可視化系統(tǒng)；針對船舶與陸地室內(nèi)環(huán)境的差異,分析了船舶運動對室內(nèi)導(dǎo)航造成的影響,提出了船舶室內(nèi)導(dǎo)航的技術(shù)策略。再次,設(shè)計了船舶室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)并研制了導(dǎo)航算法。研制了基于3軸角速度和滑動窗口的零速檢測算法,進行精確零速更新,解決了傳統(tǒng)零速更新算法中存在的誤更新問題；針對傳統(tǒng)算法無法實現(xiàn)步態(tài)識別的問題,研制了基于動態(tài)時間彎曲的步態(tài)識別算法；針對船內(nèi)多層甲板導(dǎo)航時高度誤差大的問題,提出了兩級高度誤差修正算法,利用步態(tài)識別信息和簡要地圖信息,實現(xiàn)了高度誤差降低95%以上,降至厘米級的效果。最后,綜合本文成果,研制了SmartWalking船舶室內(nèi)導(dǎo)航軟件,并在大連海事大學(xué)育鯤輪進行了實船驗證。 本文研究成果拓展了室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,能夠提升船舶應(yīng)急反應(yīng)能力,可實現(xiàn)船舶人員自主導(dǎo)航、監(jiān)控和基于位置服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U675.7
【目錄】：

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