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自适应互补滤波水下高度测量技术

135    2019-07-26

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作者:张海鹏1, 李杰1, 张波2, 胡陈君2, 姜海洋1

作者单位:1. 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051;
2. 苏州中盛纳米科技有限公司, 江苏 苏州 215123


关键词:自适应;互补滤波;水下;高度测量


摘要:

针对传统利用GPS、温度、声呐、压力等手段,对水下高度测量容易受洋流、太阳辐射、季节变化等海洋环境干扰因素的影响而导致测量局限性、精度低的问题,设计一种基于自适应互补滤波的水下高度测量系统。该系统以IMU为信息采集单元,搭建以FPGA+DSP为架构的信息处理解算平台,结合自适应补偿系数的互补滤波算法,在低通滤波环节加入PI控制器,依据加速度计测得的姿态数据判断水下弹体的运动情况,实时调整PI参数,实现水下系统的高度测量。试验结果表明:该水下高度测量系统操作方便、独立性实时性好、测量精度高,具有一定的工程应用价值。


Underwater height measurement technology based on adaptive complementary filtering
ZHANG Haipeng1, LI Jie1, ZHANG Bo2, HU Chenjun2, JIANG Haiyang1
1. Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic Measurement, North University of China, Taiyuan 030051, China;
2. Suzhou Fashion Nano Technology Co., Ltd., Suzhou 215123, China
Abstract: In order to solve the problem that the traditional method of using GPS, temperature, sonar, pressure and other means to measure the underwater height is easily affected by ocean currents, solar radiation, seasonal changes and other marine environmental interference factors, which will lead to measurement limitations and low measurement accuracy, an underwater height measurement system based on adaptive complementary filtering is designed. The system uses IMU as the information acquisition unit and an information processing and solving platform based on FPGA+DSP is constructed. At the same time, combined with the adaptive complementary filtering algorithm, the height measurement of the underwater carrier is completed. The key point is that the algorithm adds PI controller to the low-pass filter, and adjust the compensation coefficient of PI controller in real-time, based on the attitude data of the underwater carrier measured by the accelerometer. The test results show that the underwater height measurement system is easy to operate, has good independence, real-time performance and high measurement accuracy, and has certain engineering application value.
Keywords: adaptive;complementary filtering;underwater;height measurement
2019, 45(7):46-50  收稿日期: 2018-12-08;收到修改稿日期: 2019-01-18
基金项目: 国家自然科学基金项目(51575500)
作者简介: 张海鹏(1992-),男,山西忻州市人,硕士研究生,专业方向为微系统集成、惯性测量
参考文献
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