吴长进，刘慧婷

(1.扬子江船业集团公司，江苏 靖江 214500; 2.江苏科技大学 电子信息学院，江苏 镇江 212003)

MC-ROV导航系统研究

吴长进1，刘慧婷2

(1.扬子江船业集团公司，江苏 靖江 214500; 2.江苏科技大学 电子信息学院，江苏 镇江 212003)

针对研制的新型模态切换水下机器人(Mode-Converted ROV, MC-ROV)，设计了一套以MEMS器件为主的微惯性导航系统，包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计及高精度深度传感器；基于加速度计和陀螺仪的频域互补原理，系统首先运用互补滤波算法融合传感器数据，补偿陀螺漂移，提高系统动态性能；然后分析了四元数微分方程，以四元数估算水下机器人的角度大小和方向，可显著减小计算量；最后采用了改进的渐消记忆指数加权自适用卡尔曼滤波器，增大新近数据的作用，相应减小陈旧数据的作用，有效避免滤波发散，提高导航精度；水池实验表明，在持续震动和电磁干扰等恶劣环境下，利用互补滤波和改进的自适应卡尔曼滤波，水下机器人依然能够获得准确的、高可靠性的水下姿态信息。

水下机器人；微惯性导航；四元数；自适应卡尔曼

0 引言

开发海洋资源、进行渔业监测、对水下机构定期检测等等都对当今水下作业工具的功能和性能提出了更高的要求。由于人工作业危险性大、成本高，因此开发灵活、可靠的水下工具成为当今研究的一个热点。

有缆遥控水下机器人(remotely operated vehicle，ROV)是一种通过脐带电缆与水面支持平台联系的水下作业机器人，是海洋工程水下结构安全检测及维护的关键装备[1]。……