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申请/专利权人：苏州优世达智能科技有限公司

摘要：本发明涉及船舶控制技术领域，且公开了一种基于UKF算法的多传感器融合的水面机器人控制装置，包括控制器，且控制器板载加速计、陀螺仪、电子罗盘、GNSS模块、激光雷达、毫米波雷达、通讯接口和电机接口。该发明利用UKF算法进行多传感器数据融合。融合了GNSS定位数据、加速计、陀螺仪、电子罗盘、激光雷达、毫米波雷达及视觉雷达等传感器数据，使得数据预测精度更高，系统更加稳定可靠，自主航行更加平滑，避障效率更高更智能。

主权项：1.一种基于UKF算法的多传感器融合的水面机器人控制装置，其特征在于：包括控制器，且控制器板载加速计、陀螺仪、电子罗盘、GNSS模块、激光雷达、毫米波雷达、通讯接口和电机接口；所述陀螺仪为板载传感器，提供角加速度信息，此信息对融合后的姿态数据影响较大，同时对融合后的绝对位置数据也有影响；所述加速计为板载传感器，提供线加速度信息，此信息对融合后的姿态数据影响较大，同时对融合后的绝对位置数据较有影响；所述电子罗盘采取冗余设计，当控制器安装在水面机器人上周围电磁环境干扰较少时采用板载电子罗盘，当控制器安装在水面机器人上周围电磁环境干扰较大时采用外置电子罗盘，以适应不同应用环境；所述GNSS模块支持GPS、北斗全球卫星定位系统、DGPS和差分GPS高精度全球卫星定位系统，获取经纬度数据位置信息；控制器采用卡尔曼滤波UKF算法进行数据融合，根据算法得出UKF时间和过程更新方程，控制器根据接收到的陀螺仪的数据速率进行时间更新，此时将进行位姿、速度、绝对位置、航向数据更新；所述激光雷达提供障碍物检测信息，提供障碍物的距离、形态、大小信息；所述毫米波雷达提供障碍物检测信息，提供障碍物的距离、大小和速度信息；所述通讯接口用于水面机器人与地面控制系统进行通讯，所述电机接口根据融合的数据进行处理，之后输出电机的控制指令，达到水面机器人的精准的操控；UKF算法运用过程中需要计算状态初始值或网络参数，且UKF的状态初始值或网络参数标定步骤如下：S1、控制器设计有SD卡存储功能，且标定的方法必须具备-15°的冰箱以及远离周围有振动干扰的环境；S2、制作一个容器用于放置控制器，容器四周覆有吸收水分的海绵材料，并且上盖可方便打开，上盖盖上时确保内部基本处于封闭状态；S3、前述两条具备之后，开始标定操作：第一步，将控制器放置容器内，打开上盖，放置于-15°冰箱内，静置60分钟；第二步，打开冰箱，迅速在冰箱内将上盖盖紧，取出容器，确保控制器的X轴指向地心后，放置好，给控制器上电，此时静置60分钟，静置过程中，确保周围没有振动干扰，SD卡记录此时的运行状态数据；第三步：重复第一、二步，但控制器上电前确保Y轴指向地心，SD卡记录此时的运行状态数据；第四步：重复第一、二步，但控制器上电前确保其平放，SD卡记录此时的运行状态数据；第五步：利用记录的三段数据，经过PC标定程序处理，标定出状态初始值、加速计和陀螺仪的温漂系数及轴间耦合系数参数。

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