2。1。2 经验模态分解基本理论 10

2。1。3 经验模态分解存在问题 11

2。2 集合经验模态分解和互补集合经验模态分解的提出 12

2。3 互补集合经验模态分解在陀螺仪信号降噪方面的运用 13

第三章 ALLAN 方差 14

3。1 引言 15

3。2 ALLAN 方差的基本原理 15

3。3 MEMS 陀螺仪的随机误差分析 16

第四章 水下机器人 ROV 导航降噪 18

4。1 引言 18

4。2 水下机器人 ROV 惯性导航的基础理论 18

4。2。1 惯性导航中常用的坐标系 18

4。2。2 方向余弦矩阵 19

4。2。3 四元数与方向余弦矩阵 21

4。3 惯性传感器 MEMS 陀螺仪 22

第五章 实验仿真 25

5。1 仿真结果 25

5。2 结果分析 29

总结 30

致谢 31

参考文献 32

附录 34

第一章 绪论

1。1 研究背景及意义

1。1。1 水下机器人 ROV 发展与分类

水下机器人 ROV 于 20 世纪 50 年代左右诞生，但是由于当时的各方面技术不够 成熟，而且还存在一些列的其他问题，如设备的故障率，通信是否匹配的判定以及起 吊回收等等，所以水下机器人未能得到很好的发展。但是到了 60 年代，随着宇宙与海洋的开发，使得水下机器人所需要的各种技术和材料得到了解决。尤其是在 21 世 纪，水下机器人得到了飞快的发展，21 世纪又被称为海洋世纪。海洋面积占地球总 表面积的 71%，人类利用水下机器人这一高技术手段，可以用来进一步充分的开发和 最大化的利用丰富的海洋资源，这是一项不可取代的技术手段。特别是近年来，世界 各国不断加大海洋资源开发的力度，海洋结构与建筑持续增加。由于很多结构物都深 入海洋之下，导致对其进行相关的维护和检修存在较大的困难[1]。目前，海洋结构与 建筑的主要检修手段包括人工作业和机器人作业。人工作业风险大、成本高，逐渐被 日益发达的机器设备所取代，而无人水下机器人就是其中一类极具代表性的设备，为 海洋事业的发展和海洋科学研究带来了巨大的推动作用。水下机器人是一种由多种现 代高科技技术以及其系统集成的产物，在我国海洋经济、海洋产业、海洋开发和海洋 高科技等方面占有特殊的重要的位置。将水下机器人 ROV 进行进一步发展，并将其 作为海洋战略的制高点，一方面可以提升我国海洋重大装备的水平，另一方面为海洋 支柱产业和新兴产业提供了成套的技术与先进装备作为保障，更重要的是为海洋的未 来产业和国家的海洋战略创造了有利条件，并且一定程度上提高了国际竞争能力，并 进一步的将强大的技术领先优势，转换成为更加强大的产业开发优势，这些都是是历 史性的必然选择。