發(fā)布時間：2021-10-29 18:52

　　針對礦井捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)（SINS）誤差累計的問題,提出了一種基于射頻位置修正技術(shù)的礦井組合導航系統(tǒng)。系統(tǒng)將射頻標簽存儲的實際位置和SINS解算位置的差值作為量測量,利用Kalman濾波器估計并補償SINS存在的陀螺漂移和加速度計零偏。該方法在修正點對誤差估計精度高,收斂速度快,能夠?qū)INS累計誤差進行一次性修正。 

【文章來源】：計算機工程與應用. 2013,49(07)CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

礦井組合導航系統(tǒng)原理框架圖

，適用于SINS這種非線性系統(tǒng)，但是通過對比分析發(fā)現(xiàn)兩種濾波方法效果基本一致。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因是一定精度的導航系統(tǒng)的誤差量都可看做小量，非線性方程中關(guān)于誤差量的高階項都可看做高階小量而略去不計，誤差方程三軸加速度計信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路溫度傳感器三軸陀螺儀信號調(diào)理電路觸摸屏導航輸出數(shù)據(jù)采集與處理（DSP1）捷聯(lián)解算與數(shù)據(jù)融合（DSP2）7.2V鋰電池電源模塊RFID閱讀器數(shù)據(jù)存儲AD7606SPI并行總線并行總線TMS320F28335TMS320C6748K9F4G08U0BUSB2.0圖2組合導航系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖250

2013，49（7）可描述為線性方程，所以兩者效果基本一致。而對于工程應用來說，UKF需要對方程進行UT變換且算法相對復雜，因此系統(tǒng)選擇Kalman濾波作為數(shù)據(jù)融合算法基矗另外由圖知載體經(jīng)過修正點時，姿態(tài)誤差逐漸收斂至零值附近，即系統(tǒng)在修正點準確地估計出了陀螺的常值漂移和加速度計的常值零偏，并且得到補償。為了驗證姿態(tài)誤差收斂速度與位置信息時間間隔的關(guān)系，圖3（a）中修正點位置信息時間間隔為1s，圖3（b）間隔為0.5s。對比兩圖可得，提供修正位置信息間隔時間越短，姿態(tài)誤差收斂得越快。但是，在實際使用時，時間間隔越短意味著射頻標簽使用越多，同時，算法計算量越大。因此，在實際使用時應按照具體情況選取時間間隔。載體按照預設軌跡以2m/s行進，初始條件及參數(shù)均不變，對純SINS進行仿真，仿真時間為1800s，觀測仿真過程中位置誤差的變化曲線。為了便于分析，位置誤差換算為地理距離誤差δP,仿真結(jié)果如圖4所示。分析驗證了2.5節(jié)結(jié)論，即SINS由于自身陀螺的常值漂移和加速度計的常值零偏，導致誤差隨時間逐步增大，如不進行修正，不適合礦井環(huán)境下的長時間導航。圖中，1800s的仿真實驗的位置誤差最大偏差達到6m。在上述SINS仿真條件下，對組合導航系統(tǒng)進行仿真研究。與前者相區(qū)別的是載體行進過程中，在600s和1200s兩處分別以0.5s為間隔提供4次真實位置信息，觀測仿真過程中位置誤差，結(jié)果如圖5所示。對圖5進行分析，載體位置誤差在600s和1200s兩處得到一次性的修正。結(jié)合圖3的信息，系統(tǒng)在修正點準確估計出陀螺與加速度計的誤差，并且修正了由上述誤差引起姿態(tài)、速度及位置誤差。在0~600s、600~1200s以及1200s~1800s只有SINS在工作，誤差依舊在累計，但是從整體來評估系統(tǒng)，其精度明顯提高，整個實驗過程中最大偏差

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于捷聯(lián)慣性導航的井下人員精確定位系統(tǒng)[J]. 呂振,劉丹,李春光.  煤炭學報. 2009(08)
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本文編號：3465213