小型水面無人船航行狀態(tài)感知系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，航運事業(yè)迅猛發(fā)展。建設暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河航運體系已上升為國家戰(zhàn)略。由于海事機構人員編制、裝備有限，安全監(jiān)管巡航成本高、覆蓋面小，現(xiàn)有的船艇裝備無法在高危環(huán)境下開展巡航搜救或應急反應，制約了海事業(yè)務的發(fā)展。開展無人船的研究，有助于提升海事巡航搜救能力和效率，為“航行更安全和海洋更清潔”做出重要貢獻。
　　獲取無人船的航行狀態(tài)信息是實現(xiàn)無人船智能航行的基礎。無人船航行控制的有效性在很大程度上依賴

2、于準確的航行狀態(tài)信息。本文完成的主要工作如下：
　?。?）本文根據(jù)無人船航行控制需求，提出了一套無人船航行狀態(tài)感知系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高精度慣導傳感器，由三軸正交的加速度計和MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）陀螺儀分別感應x軸、y軸、z軸的加速度和角速度。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對在航無人船舶三個軸向的加速度和俯仰角、橫傾角、航向角的連續(xù)測量，也可用于速度和位置的動態(tài)計算。同時完成了系統(tǒng)供電單元的設計以及

3、相關傳感器的安裝布設等。
　?。?） MEMS陀螺儀的隨機噪聲很大程度上影響了航行狀態(tài)感知系統(tǒng)的標定精度。由于MEMS陀螺信號是一種非平穩(wěn)隨機信號，隨機噪聲大，傳統(tǒng)去噪方法已經(jīng)達不到預定的效果。本文利用小波變換閾值去噪方法對MEMS陀螺數(shù)據(jù)進行去噪處理，并采用Allan方差法方法對去噪前后的測試數(shù)據(jù)進行比較分析。
　?。?）本文對無人船航行狀態(tài)信息感知系統(tǒng)軟件的界面、模塊、功能進行了設計。從框架上說，軟件分為CAN通信模塊、