基于微機電慣性傳感器的船舶室內導航算法研究.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，內部結構復雜，甲板層數(shù)眾多，被喻為“海上的移動城市”。復雜的內部結構對船舶日常工作和應急反應，例如消防、救生、溢油處置等，造成了影響。尤其是當船舶發(fā)生火災時，火場內部可能出現(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，設計適合船舶特點的船內導航系統(tǒng)和相關算法，實現(xiàn)船舶室內導航。
　　 本文首先對行人導航系統(tǒng)的特征

2、進行了分析。針對行人與慣性導航傳統(tǒng)運載體的特征差異，對慣性導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參數(shù)的變化規(guī)律。其次，對船舶室內導航系統(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環(huán)境的差異，分析了船舶運動對室內導航造成的影響，提出了船舶室內導航的技術策略

3、。再次，設計了船舶室內導航系統(tǒng)的技術架構并研制了導航算法。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;針對船內多層甲板導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