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基于微机电惯性传感器的船舶室内导航算法研究
| 论文题名： | 基于微机电惯性传感器的船舶室内导航算法研究 |
| 关键词： | 船舶室内导航;惯性导航算法;微机电传感器;模式识别 |
| 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。 |
| 作者： | 刘文 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 张英俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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