基于微机电惯性传感器的船舶室内导航算法的研究

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1、英文摘要theresearchresults．AftertheexperimentsonYukunShipbelongingtoDalianMaritimeUniversity，theperformanceofnavigationalgorithmsistestified．Thestudyextendstheapplicationfieldofindoornavigationsystem．Inaddition，SINSnotonlyenhancesthecapabilitiesofemergencyresponse，butalsorealizesthecrew’sautonomousna

2、vigation，monitoringandLBS(LocalBasedService)onboard．KeyWords：Shipindoornavigation；Inertialnavigation；MEMSsensors：Patternrecognition；Algorithmdesign目录第1章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1本文的研究目的和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．3本文研究的主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6第2章行人惯性

3、导航系统特征分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．82．1惯性导航系统到行人导航系统的过渡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82．2微机电惯性陀螺仪及其误差传递过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．2．1微机电陀螺仪的性能指标与分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．2．2微机电陀螺仪的误差传递⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．：⋯⋯⋯⋯⋯．．112．3行人步行运动特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12第3章船舶室内导航特征分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．1船舶运动特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．2船舶姿态测量与三维可视化研究⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．3船舶对行人导航系统的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18第4章船舶室内导航算法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯204．1船舶室内导航系统总体设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯204．2利用卡尔曼滤波跟踪惯性导航系统误差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯224．3基于3轴角速度和滑动窗口的零速更新算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯234．3．1零速检测算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．3．2零速更新算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯304．4基于时间动态弯曲的步态识别算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．5基于步

5、态识别的高度误差修正算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39第5章船舶室内导航系统开发与实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯485．1船舶室内导航程序开发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯485．2最佳采样频率实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515-3实船实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯525．4实验分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55第6章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．57参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．58攻读学位期问公开发表论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．63致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．64作者简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一65基于微机电惯眭传感器的船舶室内导航算法研究第1章绪论1．1本文的研究目的和意义目前，在船舶运输领域，对船舶定位与导航技术的研究已比较成熟，功能完备的船舶导航系统已成为保证船舶航行安全的关键设备。但是，国内外基本上还未开展船舶室内导航的研究。特别是随着航运业的快速发展，船舶正向大型化发展，大型邮轮、近海客船等船型体积庞大、甲板层数众多、内部结构复杂，被喻为“海上的移动城市”。复杂的内部结构对船舶日常

7、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的安全带来极大的威胁。火场内迷失和错误定位是导致消防员死亡的主要原因【1】。此外，应急人员的位置和对应急任务的执行程度是应急指挥人员及时准确地做出决策的重要信息。目前，这类信息主要依靠等待汇报、估计猜测等方式，而缺乏相应的技术手段，对应急人员的确切位置无从掌握，无法做到及时准确地决策。此外，大型船舶