[發明專利]基于動量梯度下降法的水下機器人姿態采集方法在審
| 申請號： | 202011351037.0 | 申請日： | 2020-11-26 |
| 公開（公告）號： | CN112665574A | 公開（公告）日： | 2021-04-16 |
| 發明（設計）人： | 戴曉強;朱延栓;曾慶軍 | 申請（專利權）人： | 江蘇科技大學 |
| 主分類號： | G01C21/00 | 分類號： | G01C21/00;G01C21/16;G01C21/20 |
| 代理公司： | 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 柏尚春 |
| 地址： | 212008 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 動量 梯度 下降 水下 機器人 姿態 采集 方法 | ||
1.一種基于動量梯度下降法的水下機器人姿態采集方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)利用九軸傳感器采集姿態原始數據并輸出到單片機；
(2)采用中位值平均濾波法對三軸加速度原始數據和三軸磁力計原始數據進行濾波處理，再將陀螺儀數據、加速度數據和磁力數據分別用四元數法表示；
(3)對參考坐標系下的重力加速度值和地磁值分別與上一時刻最優姿態四元數做叉乘處理，再將得到的載體坐標系下的重力加速度估計值與加速度計的實際測量值再做誤差處理得到重力加速度誤差向量，將得到的載體坐標系下的地磁估計值與磁力計的實際測量值再做誤差處理得到地磁誤差向量；
(4)對重力加速度和地磁的誤差向量構造目標函數，利用梯度下降法求解目標函數的梯度并進行歸一化處理；
(5)將歸一化后的梯度值與收斂步長β相結合，并將此結果用修正由陀螺儀數據求解姿態四元數過程產生的累積誤差；
(6)通過一階龍格庫塔法更新出當前時刻的最優姿態值。
2.根據權利要求1所述的水下機器人姿態采集方法，其特征在于，所述步驟2中，四元數法表示的數據分別為：
3.根據權利要求1所述的水下機器人姿態采集方法，其特征在于，所述步驟3中，重力加速度和地磁的誤差向量為分別為：
4.根據權利要求1所述的水下機器人姿態采集方法，其特征在于，所述步驟4中，所述誤差向量的目標函數為f(Qt-1,gb,mb)＝[fg fm]T，J＝[Jg Jm]T，誤差目標函數的梯度為其中：
5.根據權利要求1所述的水下機器人姿態采集方法，其特征在于，所述步驟5中，修正后的四元數更新方程為：
6.根據權利要求5所述的水下機器人姿態采集方法，其特征在于，所述四元數更新方程引入的收斂步長β和動量νi分別為：β＝αTω+||f||2，
其中：α為系數；||f||2為目標函數的二范數的平方，κ為衰減系數。
7.根據權利要求1所述的水下機器人姿態采集方法，其特征在于，所述步驟6中，通過一階龍格庫塔法更新出當前時刻的最優姿態值為：
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