随着船舶智能化技术的快速发展，船舶舱室智能感知技术具有重大应用需求。但是，其内部结构复杂、钢铁材质影响以及航行动态环境干扰给无线感知技术应用带来巨大挑战。基于国家自然科学基金面上项目，湖北省科技创新重大专项、湖北省自然科学基金创新群体项目等基础科研项目的研究成果支撑，团队搭建了面向船舶复杂环境下的船载人员室内定位系统，可为人员管理、区域监管、应急疏散提供基础位置信息。
图1 船载人员室内定位系统组成架构
“船载人员位置感知系统”主要由基站节点和可穿戴定位手环组成，系统根据实际情况划分为多个子场景，在每个子场景进行硬件部署，通过基站节点和手环进行船舶无线感知网络组网，利用测距方法，每个节点都可以获得各个节点之间的距离。基站0将所在房间的全部测距信息通过Zigbee或者是以太网上报给本地网络中的上位机，由上位机软件进行坐标解算和可视化处理。
图2 船载人员室内定位系统硬件设计
本系统基于多次实船调研和数据采集，针对船舶内部结构复杂、钢铁材质影响以及航行动态环境干扰等因素，提出基于IEEE802.15.4协议的船舶舱室单挑无线传感器网络延时与丢包率定量均衡分析方法，提出适应船舶航速影响的被动式指纹室内定位方法，解决船速影响问题；利用深度学习理论提出适应船舶航行多影响因素的被动式指纹迁移方法，解决船舶多因素干扰问题。针对船舶室内金属舱壁产生的复杂多径效应问题，提出一种基于区域分割和WiFi有向菲涅尔区特征的目标定位方法，可以有效克服船舶多径效应的干扰，并实现多目标定位。
图3 船载人员室内定位系统界面
l 系统主要成果
目前，系统软硬件均已通过CMA检测认证。
已申请相关专利9项，其中已授权发明专利3项，已授权实用新型专利1项；已登记相关软件著作权4项。
l 系统主要功能
针对大型客轮，实现人员实时定位和轨迹跟踪，为船舶舱室监管、人员管理提供基础位置信息，在紧急情况下，提供应急疏散辅助决策。
l 定位系统性能
系统定位精度可达厘米级，设备定位速率为3.57Hz，数据采样间隔为0.28s。
可穿戴手环单跳传输距离大于12cm，在工作模式下平均功率为7.97mW，待机平均功耗0.78mW。
l 演示视频