基于微机电惯性传感器的船舶室内导航算法研究

发布时间：2017-03-07 03:59

  本文关键词：基于微机电惯性传感器的船舶室内导航算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

《大连海事大学》 2013年

基于微机电惯性传感器的船舶室内导航算法研究

刘文  

【摘要】：随着航运业的快速发展,船舶正向大型化发展。大型邮轮和近海客船等船型体积庞大,内部结构复杂,甲板层数众多,被喻为“海上的移动城市”。复杂的内部结构对船舶日常工作和应急反应,例如消防、救生、溢油处置等,造成了影响。尤其是当船舶发生火灾时,火场内部可能出现的黑暗、烟雾、火焰、断电等情况给消防人员安全造成极大的威胁。本文基于微机电惯性传感器,设计适合船舶特点的船内导航系统和相关算法,实现船舶室内导航。 本文首先对行人导航系统的特征进行了分析。针对行人与惯性导航传统运载体的特征差异,对惯性导航算法进行了近似与简化；分析了微机电惯性传感器的误差传递特征,结合步行运动周期性的特点,并通过步行实验,揭示了步行运动过程中相关参数的变化规律。其次,对船舶室内导航系统的特征进行了理论和实验分析。采用微机电航姿系统测量船舶姿态,实现了船舶运动的精确测量,并研制了船舶姿态三维可视化系统；针对船舶与陆地室内环境的差异,分析了船舶运动对室内导航造成的影响,提出了船舶室内导航的技术策略。再次,设计了船舶室内导航系统的技术架构并研制了导航算法。研制了基于3轴角速度和滑动窗口的零速检测算法,进行精确零速更新,解决了传统零速更新算法中存在的误更新问题；针对传统算法无法实现步态识别的问题,研制了基于动态时间弯曲的步态识别算法；针对船内多层甲板导航时高度误差大的问题,提出了两级高度误差修正算法,利用步态识别信息和简要地图信息,实现了高度误差降低95%以上,降至厘米级的效果。最后,综合本文成果,研制了SmartWalking船舶室内导航软件,并在大连海事大学育鲲轮进行了实船验证。 本文研究成果拓展了室内导航系统的应用领域,能够提升船舶应急反应能力,可实现船舶人员自主导航、监控和基于位置服务。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U675.7
【目录】：

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本文编号：248558