基于視覺和慣性導航的水下機器人組合定位設計.pdf

1、目前水下機器人的定位基本采用聲吶、長短基線等聲學設備，但是設備成本昂貴，信號傳輸易受干擾，應用接口封閉，也無法滿足小范圍精確定位要求。同時對于慣性導航傳感器，設備簡單靈活，但是傳感器的精度誤差會造成累積漂移誤差，在較長時間內難以達到定位的要求。
　　基于上述水下機器人定位方式的分析，本課題利用低成本的MEMS慣性傳感器，結合攝像頭、電子羅盤等輔助定位方式，采用Kalman最優(yōu)估計理論，以輔助定位修正慣性導航的漂移，從而提供一個小范

2、圍高精度的組合定位方式。
　　全文共分六章:
　　第一章介紹水下機器人的定位技術以及國內外的研究現狀。在基于多種定位技術優(yōu)缺點分析的基礎上，提出本課題的研究意義與主要內容。
　　第二章在明確應用背景的前提下提出了水下機器人組合定位系統(tǒng)的架構。
　　1.慣性定位模塊，分析針對水下機器人的捷聯慣性導航應用;
　　2.輔助定位模塊，包括基于視覺的位置組合定位和基于電子羅盤測量的姿態(tài)組合定位，分析了視覺定位算法以及

3、電子羅盤抗干擾;
　　3.云臺跟蹤模塊，著重分析了云臺跟蹤的逆運動學問題求解以及基于實驗分析的云臺電機控制策略。
　　第三章針對使用的慣性測量元件存在的低精度問題，著重考慮其中隨機噪聲的誤差，利用時間序列中的自動回歸方法對加速度計和陀螺儀建模和參數辨識，得到傳感器輸出的ARMA模型。
　　第四章基于Kalman濾波的水下機器人組合定位的融合算法，分析了姿態(tài)和位置組合定位的兩種過程，建立了基于水下機器人的Kalman濾波