水下结构检测机器人实时导航系统及方法

摘要

本发明公开了一种水下结构检测机器人实时导航系统及方法。所述导航系统包括磁罗盘、陀螺仪、加速度计、深度计、导航微处理器，所述磁罗盘、陀螺仪、加速度计和深度计分别采集磁场强度、角速度、线速度和下潜深度数据，传输至导航微处理器，所述导航微处理器根据采集数据解算水下机器人的姿态和位置。所述导航方法包括姿态算法、速度算法和深度算法，所述姿态算法结合互补滤波、四元数梯度下降法和卡尔曼算法获取姿态矩阵和姿态角，所述速度算法采用带有旋转补偿的三阶迎风格式求解机器人速度和位置，所述深度算法运用滑动平均滤波处理深度计数据，获得下潜深度。本发明降低了导航成本并获得较好的导航精度。

主权项

一种水下结构检测机器人导航系统，包括磁罗盘(1)、陀螺仪(2)、加速度计(3)、深度计(4)、导航微处理器(5)，其特征在于，所述磁罗盘(1)、陀螺仪(2)、加速度计(3)和深度计(4)分别采集水下机器人磁场强度、角速度、线速度和下潜深度数据，传输至导航微处理器(5)；所述导航微处理器(5)对磁罗盘(1)、陀螺仪(2)、加速度计(3)、深度计(4)采集的数据进行A/D转换；所述导航微处理器(5)结合四元数梯度下降法、互补滤波、卡尔曼算法对磁罗盘(1)、陀螺仪(2)、加速度计(3)采集的数据进行数据融合，获取姿态矩阵和姿态角；所述导航微处理器(5)对陀螺仪(2)、加速度计(3)采集的数据采用带有旋转补偿的三阶迎风算法求解速度和位置；所述导航微处理器(5)对深度计采用滑动平均滤波求取水下机器人下潜深度，得到组合导航信息。