小型水面無人船航行狀態(tài)感知系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，航運(yùn)事業(yè)迅猛發(fā)展。建設(shè)暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河航運(yùn)體系已上升為國家戰(zhàn)略。由于海事機(jī)構(gòu)人員編制、裝備有限，安全監(jiān)管巡航成本高、覆蓋面小，現(xiàn)有的船艇裝備無法在高危環(huán)境下開展巡航搜救或應(yīng)急反應(yīng)，制約了海事業(yè)務(wù)的發(fā)展。開展無人船的研究，有助于提升海事巡航搜救能力和效率，為“航行更安全和海洋更清潔”做出重要貢獻(xiàn)。
　　獲取無人船的航行狀態(tài)信息是實(shí)現(xiàn)無人船智能航行的基礎(chǔ)。無人船航行控制的有效性在很大程度上依賴

2、于準(zhǔn)確的航行狀態(tài)信息。本文完成的主要工作如下：
　?。?）本文根據(jù)無人船航行控制需求，提出了一套無人船航行狀態(tài)感知系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高精度慣導(dǎo)傳感器，由三軸正交的加速度計(jì)和MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）陀螺儀分別感應(yīng)x軸、y軸、z軸的加速度和角速度。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)在航無人船舶三個(gè)軸向的加速度和俯仰角、橫傾角、航向角的連續(xù)測(cè)量，也可用于速度和位置的動(dòng)態(tài)計(jì)算。同時(shí)完成了系統(tǒng)供電單元的設(shè)計(jì)以及

3、相關(guān)傳感器的安裝布設(shè)等。
　?。?） MEMS陀螺儀的隨機(jī)噪聲很大程度上影響了航行狀態(tài)感知系統(tǒng)的標(biāo)定精度。由于MEMS陀螺信號(hào)是一種非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，隨機(jī)噪聲大，傳統(tǒng)去噪方法已經(jīng)達(dá)不到預(yù)定的效果。本文利用小波變換閾值去噪方法對(duì)MEMS陀螺數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，并采用Allan方差法方法對(duì)去噪前后的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。
　?。?）本文對(duì)無人船航行狀態(tài)信息感知系統(tǒng)軟件的界面、模塊、功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)。從框架上說，軟件分為CAN通信模塊、