【摘 要】
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矢量推进水下机器人在复杂海况下执行探测与勘查等作业任务时常常会受到水流和波浪的随机扰动等一系列因素的影响,同时其测量的数据噪声较大,稳定性和精度较差.为解决上述问
【机 构】
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西安交通大学机械工程学院 西安710049西安交通大学机械工程学院 西安710049;西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安710049;陕西省智能机器人重点实验室 西安710049;
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矢量推进水下机器人在复杂海况下执行探测与勘查等作业任务时常常会受到水流和波浪的随机扰动等一系列因素的影响,同时其测量的数据噪声较大,稳定性和精度较差.为解决上述问题,通过扩展卡尔曼滤波(EKF)融合陀螺仪、磁强计和加速度计等传感器的数据来进行姿态角的解算.针对目前姿态解算算法计算量大、实时性差和收敛性不足的问题,建立状态向量时,考虑四元数本身以及角度测量偏差对四元数状态更新的影响,提出了矢量推进水下机器人姿态解算新方法,给出了其设计思路和实现步骤,并结合实验平台,对提出的姿态解算方法进行了实验验证.通过与互补滤波姿态解算方法在四种误差性能指标方面的综合比较,充分验证了所提出的基于EKF的姿态解算方法精度高,而且输出实时性良好,适用于动态性能要求较高的水下机器人姿态信息解算.结果表明,其在无人水下航行器进行复杂海况下高精度姿态控制中具有广阔的应用前景.
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