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煤矿综掘工作面掘进机组合定位导航技术研究

能源技术与管理 2023年第1期48卷 90-92页

作者：孟凡旗晋能控股集团高山煤业有限公司山西大同037000

针对煤矿井下综掘工作面掘进机导航系统存在的定位精度不高、灵活性差的问题,提出基于捷联惯导、里程计相结合的组合导航定位系统。重点介绍了以三轴陀螺仪、三轴加速度计、里程计以及STM32微控制器为核心的组合定位导航硬件、软件设计... 详细信息

针对煤矿井下综掘工作面掘进机导航系统存在的定位精度不高、灵活性差的问题,提出基于捷联惯导、里程计相结合的组合导航定位系统。重点介绍了以三轴陀螺仪、三轴加速度计、里程计以及STM32微控制器为核心的组合定位导航硬件、软件设计方案,经卡尔曼滤波输出组合定位导航信息,并完成系统试验测试。测试结果表明,该组合定位导航方案在满足掘进机导航定位设计要求的同时,提升了定位导航精度,增强了系统的灵活性,有助于提升掘进机的工作效率和安全系数。

关键词：组合定位导航捷联惯导里程计 STM32微控制器掘进机

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悬臂式掘进机组合定位导航方案设计与试验

山西焦煤科技 2023年第8期47卷 4-7页

作者：高梓山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿山西太原030024

针对悬臂式掘进机导航方案存在的定位误差随时间累积严重、位姿感知能力有限等问题,设计了基于捷联惯导与里程计的组合定位导航方案。在分析组合定位导航原理的基础上,研究了组合定位导航方案的硬件设计、软件设计,利用双DSP控制器分别... 详细信息

针对悬臂式掘进机导航方案存在的定位误差随时间累积严重、位姿感知能力有限等问题,设计了基于捷联惯导与里程计的组合定位导航方案。在分析组合定位导航原理的基础上,研究了组合定位导航方案的硬件设计、软件设计,利用双DSP控制器分别完成数据采集与处理、解算与数据融合功能;基于CCS软件开发平台实现软件程序编写与调试,最后完成试验分析。结果表明:组合定位导航方案相较于单捷联惯导、里程计方案定位精度高,航向角偏差在0.672°以内,东向位移平均误差为0.1672 m,北向位移平均误差为0.1209 m,轨迹与全站仪获取的实际轨迹更加接近,为掘进工作面的少人化、无人化进程提供了技术保障。

关键词：悬臂式掘进机组合定位导航捷联惯导里程计定位精度

基于联合卡尔曼滤波算法的智能铲运机组合定位导航分析

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机械制造 2015年第10期53卷 36-38页

作者：姜勇北京矿冶研究总院北京100160

以智能铲运机为研究对象,将航迹推算系统和激光测距识别系统数据同时作用于定位解的求解过程中,提出了一种基于联合卡尔曼滤波技术的智能铲运机组合定位导航分析方法,并进行仿真分析。结果表明,该算法可以有效地减小组合系统的定位误差... 详细信息

以智能铲运机为研究对象,将航迹推算系统和激光测距识别系统数据同时作用于定位解的求解过程中,提出了一种基于联合卡尔曼滤波技术的智能铲运机组合定位导航分析方法,并进行仿真分析。结果表明,该算法可以有效地减小组合系统的定位误差,提高系统的定位精度。

关键词：智能铲运机卡尔曼滤波组合定位导航

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跨仓库巡检移动机器人组合导航技术研究

跨仓库巡检移动机器人组合导航技术研究

作者：颜祺峰苏州大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,很多大型仓库都面临物资安全问题。传统的仓库安防需要在各角落固定安装红外摄像头等安保装置,然而大型仓库内货架林立,货架与货物容易遮挡摄像头视线,存在监控死角。将移动机器人与摄像头相结合的安防巡检移动机器人,... 详细信息

随着社会的发展,很多大型仓库都面临物资安全问题。传统的仓库安防需要在各角落固定安装红外摄像头等安保装置,然而大型仓库内货架林立,货架与货物容易遮挡摄像头视线,存在监控死角。将移动机器人与摄像头相结合的安防巡检移动机器人,可以对仓库进行全天时、全天候、无死角的监控,并且可以对局部地区进行重点检查,甚至在未来,可以自动清点库存,实现安全、智能化的仓库管理。因此,研究仓库巡检移动机器人具有重要的实际意义。现有的仓库巡检移动机器人主要用于单个仓库内部巡检,随着仓储业不断的发展,迫切需要一种可高效率巡检多个仓库的移动机器人。这种巡检机器人不仅需要适应多个仓库的室内行走环境,还需要适应仓库之间的室外行走环境。因此,单一的导航方式难以完成移动机器人巡检多个仓库的任务。本文针对多仓库巡检运行环境的特点,研究了具备跨仓库巡检能力的移动机器人组合定位导航关键技术,提供了可靠的巡检移动平台。本文具体研究内容如下:分析仓库内外非结构路面的特点,设计了对地面具有良好适应能力的移动机器人结构,并对关键部件进行了有限元仿真分析,验证了结构与材料的可靠性。对差速轮运动学模型与误差模型展开研究,完成了移动机器人在世界坐标系中位姿估计。基于运动学仿真,对移动机器人在非结构路面行驶的平稳性进行分析,验证了机械系统设计的合理性。针对仓库区的巡检运行环境特性,研究了移动机器人组合定位系统。基于卡尔曼数据融合算法,完成了编码器与角度传感器的数据融合,实现了 0.1°/s的角度数据融合精度,完成了移动机器人的惯性导航方式。针对单磁钉定位移动机器人无法及时、准确修正角度误差的问题,提出了双磁钉绝对定位移动机器人模型。针对仓库内存在部分区域干扰磁信号的问题,基于图像处理技术与skeleton算法,提取了高精度的色带路径偏差数据,并建立了与双磁钉定位相同的修正惯性导航累积误差的模型,完成了移动机器人在世界坐标系中的分区域绝对定位。根据仓库区室内外环境以及移动机器人系统的非线性、时变性的特点,基于模糊控制算法,设计了移动机器人路径纠偏方法。通过统一的外部绝对定位误差修正模型,在每个控制周期,修正惯性导航累积误差,并结合PID速度控制算法,完成了移动机器人路径纠偏。基于STM32中断优先级机制,完成了移动机器人路径跟踪导航任务管理,实现了移动机器人在复杂路况下的跟踪导航。搭建了跨仓库巡检移动机器人的实验平台,通过实验对其定位导航精度、速度、越障和避障等重要性能进行测试。测试结果表明:在仓库区非结构化路径中,该移动机器人整体导航精度在±5mm/±3°内,且其余各项性能均满足巡检仓库区的要求。

关键词：跨仓库巡检组合定位导航误差修正模型模糊控制路径跟踪

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面向建筑物检测的无人机定位导航系统研究

面向建筑物检测的无人机定位导航系统研究

作者：罗阳广东工业大学

学位级别：硕士

混凝土建筑设施容易开裂产生裂缝,不仅影响美观,降低耐久性,甚至还会对人民生命财产造成威胁。传统建筑物检测方法为人工检测,其存在主观性强、效率低甚至对危及监测人员安全等问题。近几年无人机大受热捧,已经有人开始研究在建筑物检... 详细信息

混凝土建筑设施容易开裂产生裂缝,不仅影响美观,降低耐久性,甚至还会对人民生命财产造成威胁。传统建筑物检测方法为人工检测,其存在主观性强、效率低甚至对危及监测人员安全等问题。近几年无人机大受热捧,已经有人开始研究在建筑物检测工作中采用无人机来实现,然而绝大部分都属于手动控制,其检测效果很大程度上取决于飞手的操作水平,主观性强,并且容易出现事故。为了满足不断发展的建筑物检测事业需要,本文通过无人机平台来进行对建筑物的检测。根据建筑尺寸信息预设无人机飞行路径,通过无人机携带的摄像头采集建筑物表面图像,最后离线进行图像处理完成检测。在基于建筑物检测的基础上,本文主要深入进行无人机定位导航系统方面的研究,论文的主要内容如下:(1)开展了无人机定位导航系统整体方案设计,设计了无人机IMU(Inertial Measurement Unit)与光流组合定位导航系统以及系统的软硬件整体结构,研究了无人机建筑物检测基本流程,分析了检测过程中的技术难点,对无人机惯性导航系统进行了简要介绍。(2)设计了基于改进自适应卡尔曼滤波的无人机姿态估计方法。为了能达到无人机运动姿态要求,在传统卡尔曼滤波算法的基础上,着重进行自适应卡尔曼滤波算法的研究,提出了一种能同时动态调整系统和量测噪声协方差矩阵的自适应卡尔曼滤波算法,通过计算新息序列的变化来实时调整相关参数,以此来跟踪系统模型变化,并引入了衰减因子防止滤波发散,最后通过实验验证了该算法的有效性。(3)设计了基于IMU与光流传感器数据融合的无人机改进粒子滤波定位方法。首先简要介绍了无人机光流定位的基本原理,详细分析了无人机粒子滤波定位的基本过程,针对数据融合过程中存在的粒子退化现象,提出了将动态系统重采样以及EKF(Extended Kalman Filter)算法相结合进行粒子滤波定位,对无人机建筑检测定位模型进行了研究,最后简单设计了实验进行分析。(4)设计了无人机建筑检测定位实验。针对无人机建筑检测要求进行了仪器设备选型,完成了实验平台的搭建,并进行了现场实地无人机飞行定位实验以及分析。本文设计的无人机建筑检测定位导航系统克服了GPS信号过弱导致定位不准的问题,能够保证良好的飞行定位精度,具有较高的安全性与实用性,经过实验研究表明,该系统达到了预期的设计目标。

关键词：无人机建筑物检测组合定位导航卡尔曼滤波粒子滤波

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移动机器人的组合定位系统的研究

传感器与微系统 2020年第12期39卷 53-56,60页

作者：卢惠林江苏省无线传感系统应用技术研发中心江苏无锡214153

基于惯性导航、双磁钉定位和视觉定位对移动机器人组合定位系统进行了研究。基于磁定位原理,提出了双磁钉绝对定位模型,增加了对惯性导航角度误差的补偿,完成了双磁钉绝对定位移动机器人;针对仓库内存在部分区域干扰磁信号,基于图像处... 详细信息

基于惯性导航、双磁钉定位和视觉定位对移动机器人组合定位系统进行了研究。基于磁定位原理,提出了双磁钉绝对定位模型,增加了对惯性导航角度误差的补偿,完成了双磁钉绝对定位移动机器人;针对仓库内存在部分区域干扰磁信号,基于图像处理技术与Skeleton算法,提取了精度更高的色带路径偏差数据,并建立了与双磁钉定位相同的修正惯性导航累积误差的模型,完成了移动机器人在世界坐标系中的分区域绝对定位。

关键词：组合定位导航惯性导航双磁钉定位