基于微機(jī)電慣性傳感器的船舶室內(nèi)導(dǎo)航算法研究.pdf

1、隨著航運(yùn)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(dòng)城市”。復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)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(shí)，火場(chǎng)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(jī)電慣性傳感器，設(shè)計(jì)適合船舶特點(diǎn)的船內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)和相關(guān)算法，實(shí)現(xiàn)船舶室內(nèi)導(dǎo)航。
　　 本文首先對(duì)行人導(dǎo)航系統(tǒng)的特征

2、進(jìn)行了分析。針對(duì)行人與慣性導(dǎo)航傳統(tǒng)運(yùn)載體的特征差異，對(duì)慣性導(dǎo)航算法進(jìn)行了近似與簡(jiǎn)化;分析了微機(jī)電慣性傳感器的誤差傳遞特征，結(jié)合步行運(yùn)動(dòng)周期性的特點(diǎn)，并通過(guò)步行實(shí)驗(yàn)，揭示了步行運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律。其次，對(duì)船舶室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的特征進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)分析。采用微機(jī)電航姿系統(tǒng)測(cè)量船舶姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)了船舶運(yùn)動(dòng)的精確測(cè)量，并研制了船舶姿態(tài)三維可視化系統(tǒng);針對(duì)船舶與陸地室內(nèi)環(huán)境的差異，分析了船舶運(yùn)動(dòng)對(duì)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

3、。再次，設(shè)計(jì)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(dòng)窗口的零速檢測(cè)算法，進(jìn)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(wèn)題;針對(duì)傳統(tǒng)算法無(wú)法實(shí)現(xiàn)步態(tài)識(shí)別的問(wèn)題，研制了基于動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲的步態(tài)識(shí)別算法;針對(duì)船內(nèi)多層甲板導(dǎo)航時(shí)高度誤差大的問(wèn)題，提出了兩級(jí)高度誤差修正算法，利用步態(tài)識(shí)別信息和簡(jiǎn)要地圖信息，實(shí)現(xiàn)了高度誤差降低95％以上，降至厘米級(jí)的效果。最后，綜合本文成果，研制了SmartWalking船舶