一种用于管道潜航机器人的DVL标定方法

文档序号:35674590发布日期:2023-10-08 02:29阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于管道潜航机器人的dvl标定方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的用于管道潜航机器人的dvl标定方法,其特征在于,所述导航信息包括dvl速度信息输出以及捷联惯性导航系统/全球导航卫星系统sins/gnss组合导航系统的速度姿态和位置信息,若潜航机器人位于满水管道时,接收不到gnss信号,则采集sins的速度、姿态、位置信息和dvl速度信息。

3.根据权利要求2所述的用于管道潜航机器人的dvl标定方法,其特征在于,将所述导航信息经过卡尔曼滤波器融合估计得到更为精确的导航数据,并将导航坐标系下速度转换至载体坐标系,从而得到组合导航系统在载体系下的速度并求解姿态矩阵表示导航坐标系到载体坐标系的姿态转化矩阵,b表示载体系,n表示导航系,sins/gnss组合导航系统载体坐标系下速度为:

4.根据权利要求3所述的用于管道潜航机器人的dvl标定方法,其特征在于,所述dvl速度信息由dvl测速原理得出,当潜航机器人进行导航运动时,dvl测量得到的速度为:其中为dvl的输出速度,ζ为dvl比例因子误差,为安装误差角方向余弦矩阵,为dvl与sins之间杠杆臂在b系下的投影,为b系相对于n系的旋转角速度在b系上的投影。

5.根据权利要求4所述的用于管道潜航机器人的dvl标定方法,其特征在于,所述速度或位置比例因子误差模型,具体为:

6.根据权利要求5所述的用于管道潜航机器人的dvl标定方法,其特征在于,所述速度或位置观测方程为当管道潜航机器人在满水环境下构建基于速度观测方程其中,否则构建基于位置观测方程其中

7.根据权利要求6所述的用于管道潜航机器人的dvl标定方法,其特征在于,所述姿态估计目标函数由基于levenberg-marquardt四元数估计理论的姿态确定算法得出,其目标函数为其中表示b系到d系的转换四元数,表示的共轭四元数。

8.根据权利要求7所述的用于管道潜航机器人的dvl标定方法,其特征在于,所述采用lm算法对dvl进行误差标定为基于lm算法求解目标函数来计算安装角误差,通过更新xk+1=xk+hlm使得满足目标函数min f(xk+1),其中f(xk+1)为具体步骤为:

9.一种用于管道潜航机器人的dvl标定系统,其特征在于,包括:

10.一种用于管道潜航机器人的dvl标定装置,其特征在于:包括处理器及存储介质;


技术总结
本发明公开了一种用于管道潜航机器人的DVL标定方法,包括获取步骤,包括:获取潜航机器人完成初始对准后,开始运动航行时的导航信息;根据获得的导航信息,建立速度或位置比例因子误差模型,再通过误差模型构建速度或位置观测方程;根据速度或位置观测方程构建姿态估计目标函数,采用LM算法对DVL进行误差标定,如果标定时间满足所设定的标定时间,则完成管道潜航机器人的DVL误差标定,否则返回获取步骤更新迭代数据,本发明使管道潜航机器人在进行SINS/DVL组合导航前快速精确标定出DVL的比例因子误差和安装误差角,以此提高机器人导航精度,从而能够准确高效定位到管道缺陷位置进行检测工作,确保管道检测工作顺利高效率完成。

技术研发人员:岳东,李万敏,王强,陈宇鸣,陶锴,刘奇东,周镇,杨天博,李雪莹
受保护的技术使用者:南京邮电大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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