基于GPS和惯导的智能船舶数据融合与状态估计方法研究与仿真开题报告

 2021-12-21 21:25:47

全文总字数:11159字

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 研究目的及意义

随着大数据、物联网等关键技术以及诸多先进的电子设备在各大行业的逐步应用,智能化逐步演变成了目前各大行业重要的发展方向。而船舶行业也紧跟时代的步伐,智能船舶由此应运而生。中国船级社在 2015 年发布,2016 年 3 月生效的《智能船舶规范》中,对智能船舶的定义为:智能船舶系指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段,自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据,并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理分析技术,在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶,以使船舶更加安全、更加环保、更加经济和更加可靠。

智能船舶模块包括了智能航行,智能船体,智能机舱,智能能效管理,智能货物管理,智能集成平台六个部分。运用到的技术则主要包括了信息感知、通信导航、能效控制、航线规划、状态监测与故障诊断、遇险预警救助、自主航行,其中信息感知技术在各大模块中应用最为广泛。为了能从混杂着噪声等干扰信息的测量信息中分离出真实的测量信息,往往会运用多种滤波算法,以达到准确估计出运动状态的目的。而这一过程也即是我们通俗所说的状态估计。而对于智能船舶的状态估计,具体来说是为了滤除测量信息中一阶波浪力所产生的高频干扰,估计智能船舶因风,二阶波浪力,推进器推力等作用而产生的低频运动信息。状态估计在感知模块中占有举足轻重的地位,其为控制模块能得到准确可靠的信息输入提供了重要保障。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容:

首先本文将针对智能船舶系统进行一个综述型的介绍。主要介绍智能船舶的系统构成,每个模块的主要功能以及对应的工作原理。重点介绍智能航行模块下所运用的信息感知技术,从而引出多种传感器的数据融合与智能船舶状态估计。

其次在介绍多传感器数据融合时采用gps和ins两种传感器的数据作为融合对象。简单介绍两种传感器的工作原理以及数据格式。在进行两种传感器数据融合之前,需要对两种传感器的数据进行预处理。通过spl(space precision location),自适应外推法以及自适应野值剔除等方法,完成gps与ins数据的预处理。再利用自适应加权融合以及改进自适应加权融合等方法完成gps与ins的数据融合。两者均通过matlab进行代码编写,并完成仿真与结果分析工作。

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3. 研究计划与安排

第1周

根据论文题目收集相关主题资料,包括传感器数据预处理、数据融合、状态估计等相关论文资料及出版物。

第2-3周

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 盛振邦等,《船舶原理》,上海交通大学出版社,2004。

[2] 徐海祥,冯辉等,《船舶动力定位系统原理》,国防工业出版社,2016。

[3] 边信黔,付明玉,王元慧.船舶动力定位[m].北京:科学出版社,2011:1-10.

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