本文關(guān)鍵詞：基于微機(jī)電慣性傳感器的船舶室內(nèi)導(dǎo)航算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連海事大學(xué)》 2013年

基于微機(jī)電慣性傳感器的船舶室內(nèi)導(dǎo)航算法研究

劉文  

【摘要】：隨著航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展,船舶正向大型化發(fā)展。大型郵輪和近海客船等船型體積龐大,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(dòng)城市”。復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)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(shí),火場(chǎng)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(jī)電慣性傳感器,設(shè)計(jì)適合船舶特點(diǎn)的船內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)和相關(guān)算法,實(shí)現(xiàn)船舶室內(nèi)導(dǎo)航。 本文首先對(duì)行人導(dǎo)航系統(tǒng)的特征進(jìn)行了分析。針對(duì)行人與慣性導(dǎo)航傳統(tǒng)運(yùn)載體的特征差異,對(duì)慣性導(dǎo)航算法進(jìn)行了近似與簡(jiǎn)化；分析了微機(jī)電慣性傳感器的誤差傳遞特征,結(jié)合步行運(yùn)動(dòng)周期性的特點(diǎn),并通過步行實(shí)驗(yàn),揭示了步行運(yùn)動(dòng)過程中相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律。其次,對(duì)船舶室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的特征進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)分析。采用微機(jī)電航姿系統(tǒng)測(cè)量船舶姿態(tài),實(shí)現(xiàn)了船舶運(yùn)動(dòng)的精確測(cè)量,并研制了船舶姿態(tài)三維可視化系統(tǒng)；針對(duì)船舶與陸地室內(nèi)環(huán)境的差異,分析了船舶運(yùn)動(dòng)對(duì)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。再次,設(shè)計(jì)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(dòng)窗口的零速檢測(cè)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(duì)傳統(tǒng)算法無法實(shí)現(xiàn)步態(tài)識(shí)別的問題,研制了基于動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲的步態(tài)識(shí)別算法；針對(duì)船內(nèi)多層甲板導(dǎo)航時(shí)高度誤差大的問題,提出了兩級(jí)高度誤差修正算法,利用步態(tài)識(shí)別信息和簡(jiǎn)要地圖信息,實(shí)現(xiàn)了高度誤差降低95%以上,降至厘米級(jí)的效果。最后,綜合本文成果,研制了SmartWalking船舶室內(nèi)導(dǎo)航軟件,并在大連海事大學(xué)育鯤輪進(jìn)行了實(shí)船驗(yàn)證。 本文研究成果拓展了室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,能夠提升船舶應(yīng)急反應(yīng)能力,可實(shí)現(xiàn)船舶人員自主導(dǎo)航、監(jiān)控和基于位置服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：U675.7
【目錄】：

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3 孫浩;融合視覺和慣性傳感器的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

4 劉文;基于微機(jī)電慣性傳感器的船舶室內(nèi)導(dǎo)航算法研究[D];大連海事大學(xué);2013年

5 黃棉波;基于無線微慣性傳感器的人體運(yùn)動(dòng)信息獲取系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D];南方醫(yī)科大學(xué);2011年

6 梁丁;基于MEMS慣性傳感器的跌倒檢測(cè)與預(yù)警研究[D];大連理工大學(xué);2012年

7 丁君;基于微慣性傳感器的姿態(tài)算法研究[D];上海交通大學(xué);2013年

8 王曉迪;嵌入可動(dòng)電極的微慣性傳感器的設(shè)計(jì)與相關(guān)IC檢測(cè)電路研究[D];杭州電子科技大學(xué);2012年

9 張世哲;基于慣性傳感器和WiFi的室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2012年

10 陳旭光;基于MEMS慣性傳感器的運(yùn)動(dòng)軌跡重構(gòu)技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于微機(jī)電慣性傳感器的船舶室內(nèi)導(dǎo)航算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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