基于微機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

2、進(jìn)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(jìn)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(jìn)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

3、。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(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