發(fā)布時(shí)間：2021-10-13 06:14

　　針對煤礦井下綜采工作面巡檢機(jī)器人實(shí)時(shí)定位難題,提出了一種基于多傳感器信息融合的組合導(dǎo)航位姿檢測方法。通過研究微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）捷聯(lián)慣導(dǎo)的姿態(tài)導(dǎo)航算法和地磁導(dǎo)航算法,以地磁信息獲得實(shí)時(shí)航向角信息,利用卡爾曼濾波融合多源信息來抑制航向角的漂移,結(jié)合四元數(shù)和改進(jìn)的航姿參考系統(tǒng)算法,確定巡檢機(jī)器人的姿態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人實(shí)時(shí)位姿測量。借助精密三軸轉(zhuǎn)臺(tái)和綜采工作面實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對組合導(dǎo)航位姿測量系統(tǒng)的靜態(tài)漂移、動(dòng)態(tài)誤差以及振動(dòng)工況對精度的影響進(jìn)行了測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:靜態(tài)漂移的標(biāo)準(zhǔn)差不大于0. 02,測量精度較單一的位姿檢測技術(shù)有所提高,達(dá)到應(yīng)用要求。 

【文章來源】：傳感器與微系統(tǒng). 2020,39(05)CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖2 位姿檢測系統(tǒng)中導(dǎo)航計(jì)算原理框圖

將姿態(tài)檢測系統(tǒng)安裝于三軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，對比實(shí)驗(yàn)采用相同型號的捷聯(lián)慣導(dǎo)傳感器，將其安裝于三軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，靜止放置，記錄其連續(xù)輸出的陀螺儀、加速度計(jì)和磁力計(jì)傳感器數(shù)據(jù)。隨后將同一組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理，結(jié)果如圖3和圖4。圖4 融合后系統(tǒng)靜止200 min姿態(tài)角

圖3 AH106B MEMS捷聯(lián)慣導(dǎo)靜止2 min姿態(tài)角對比分析可知，單一慣導(dǎo)系統(tǒng)由于時(shí)間累積因素影響，定姿精度逐漸降低(如圖3)，所測得姿態(tài)角成發(fā)散趨勢，誤差較大，僅2 min，航向角累積誤差達(dá)3°;而融合了磁強(qiáng)數(shù)據(jù)的姿態(tài)檢測系統(tǒng)，姿態(tài)角基本呈穩(wěn)定趨勢，靜止200 min(約3.5 h)，其姿態(tài)角恒定，精度約為0.1°。分析各歐拉角的特征值，如表1所示，其標(biāo)準(zhǔn)差約為0.02，滿足巡檢機(jī)器人功能設(shè)計(jì)精度要求。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于模糊AKF地磁輔助導(dǎo)航的采煤機(jī)定位方法[J]. 毛君,鐘聲,馬英.  傳感器與微系統(tǒng). 2018(03)
[2]面向皮納衛(wèi)星姿態(tài)確定的MEMS陀螺磁強(qiáng)計(jì)組合濾波系統(tǒng)[J]. 杜超禹,蒙濤,金仲和.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]基于激光雷達(dá)的巡檢機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)研究[J]. 季宇寒,李寒,張漫,王琪,賈稼,王庫.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(02)
[4]基于虛擬現(xiàn)實(shí)的煤礦救援機(jī)器人遠(yuǎn)程控制技術(shù)[J]. 張旭輝,董潤霖,馬宏偉,杜昱陽,毛清華,王川偉,薛旭升,馬琨.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(05)
[5]STM32的多傳感器融合姿態(tài)檢測[J]. 黃志偉,徐蘇楠,韋一,唐瑩.  華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(04)
[6]變電站巡檢機(jī)器人組合導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)[J]. 李應(yīng),馬磊,王曉東,向光海.  測控技術(shù). 2015(06)
[7]薄煤層工作面巡檢機(jī)器人搭載平臺(tái)應(yīng)力與模態(tài)分析[J]. 商德勇,范迅,趙建偉.  煤炭技術(shù). 2015(05)
[8]基于MEMS的低成本SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[J]. 趙巖,程烘炳,吳訓(xùn)忠,宋桀.  傳感器與微系統(tǒng). 2011(08)

碩士論文
[1]捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)振動(dòng)控制技術(shù)研究[D]. 袁軍鋒.中北大學(xué) 2014



本文編號：3434109