【摘要】：隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,各類關(guān)乎國計民生的地下工程越來越多,如高鐵地鐵隧道、輸水隧洞、礦山巷道等。這些隧洞的長度越來越長,貫通精度要求也越來越高。陀螺全站儀由于具有全天時、全天候自主尋北定向能力,使得其具有獨特優(yōu)勢應(yīng)用于諸多大型工程中。GAT磁懸浮陀螺全站儀作為眾多陀螺定向測量儀器的一種,因其獨特的磁懸浮支承體系、力矩反饋閉環(huán)測量技術(shù)構(gòu)架及尋北過程數(shù)據(jù)實時下載與事后濾波處理功能,使得該系統(tǒng)優(yōu)勢彰顯并脫穎而出。本文主要針對GAT磁懸浮陀螺全站儀定向測量所采集到的轉(zhuǎn)子、定子電流數(shù)據(jù)優(yōu)化處理作一系列研究工作,在充分分析定轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)基本特征基礎(chǔ)之上,采用粒子濾波及其改進算法對定轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)進行濾波處理研究。主要內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:1.討論分析粒子濾波原理、算法及優(yōu)劣。粒子濾波算法是一種基于動態(tài)系統(tǒng)的空間模型對非線性系統(tǒng)有著較好濾波效果的算法,但其在具有優(yōu)越性的同時也存在著自身樣本粒子退化和樣本粒子多樣性匱乏的問題,為了規(guī)避其劣勢之處,針對轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)的相關(guān)性提出了基于觀測路徑相似性的粒子濾波算法。2.在分析研究陀螺數(shù)據(jù)誤差源基礎(chǔ)之上,明確了定轉(zhuǎn)子電流的數(shù)據(jù)誤差主要來自于儀器系統(tǒng)誤差和數(shù)據(jù)采集過程中周圍環(huán)境對其影響的偶然誤差,并針對影響過程提出了一系列措施以降低各種誤差混入采集的數(shù)據(jù)中,從而保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。3.通過對定轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)的特征、粗差探測和工程實例分析研究,提出了采用基于外部方位先驗信息對陀螺數(shù)據(jù)進行預處理方法,研究結(jié)果表明:此方法能有效提高數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和最終計算成果的可靠度。4.通過比對標準粒子濾波算法、自適應(yīng)卡爾曼濾波算法和基于轉(zhuǎn)子電流相關(guān)性的特征提出的基于觀測路徑相似性粒子濾波改進算法,通過在轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)中濾波應(yīng)用,表明該改進算法可更好的改善優(yōu)化數(shù)據(jù)質(zhì)量。論文研究成果通過實例驗證,對優(yōu)化陀螺數(shù)據(jù)質(zhì)量,改善和提高陀螺精度具有重要意義。
[Abstract]:With the rapid development of national economy, there are more and more underground projects related to national economy and people's livelihood, such as high-speed railway subway tunnel, water transportation tunnel, mine tunnel and so on. The length of these tunnels is longer and longer, and the accuracy of these tunnels is higher and higher. The gyro total station has its unique advantages in many large projects because of its all-day and all-weather ability to find north. GAT maglev gyro total station is one of many gyro directional measuring instruments. Because of its unique maglev bearing system, moment feedback closed-loop measurement technology framework, real-time download and post-filter processing function of data in north-seeking process, the advantages of the system show and stand out from the others. In this paper, a series of research work is carried out on the optimal processing of rotor and stator current data collected by GAT maglev gyro total station, on the basis of fully analyzing the basic characteristics of stator and rotor current data. Particle filter and its improved algorithm are used to filter the stator and rotor current data. The main contents and innovations are as follows: 1. The principle, algorithm and advantages and disadvantages of particle filter are discussed. Particle filter algorithm is a kind of algorithm which has good filtering effect on nonlinear system based on spatial model of dynamic system, but it also has the problem of degradation of sample particles and lack of diversity of sample particles. In order to avoid its disadvantages, a particle filter algorithm based on observation path similarity is proposed for the correlation of rotor current data. 2. On the basis of analyzing and studying the data error source of gyro, it is clear that the data error of stator and rotor current mainly comes from the system error of instrument and the accidental error of the influence of the surrounding environment on it in the process of data acquisition. In view of the influence process, a series of measures are put forward to reduce all kinds of errors and mix into the collected data, so as to ensure the quality of the data. Based on the characteristics of stator and rotor current data, gross error detection and engineering example analysis, a method of pre-processing gyro data based on prior information of external azimuth is proposed. The results show that this method can effectively improve the stability of the data and the reliability of the final calculation results. 4. By comparing the standard particle filter algorithm, the adaptive Kalman filter algorithm and the improved particle filter algorithm based on observation path similarity based on the characteristics of rotor current correlation, the improved particle filter algorithm based on observation path similarity is applied in rotor current data. The results show that the improved algorithm can improve the quality of optimized data better. The research results of this paper are verified by an example, which is of great significance to optimize the data quality of gyro and improve the accuracy of gyro.
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB22

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本文編號：2475722