煤炭是我國非常重要的基礎(chǔ)能源,以煤為主要能源的能源結(jié)構(gòu)在未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)是不會(huì)改變的,這也使得煤炭資源安全高效開發(fā)利用技術(shù)成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。最有效的方案之一是實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)裝備機(jī)械化及自動(dòng)化,從而實(shí)現(xiàn)井下綜采工作面無人或少人開采。而煤礦掘進(jìn)機(jī)自主位姿測(cè)量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能化無人或少人煤炭開采的關(guān)鍵技術(shù)之一,其對(duì)保證煤礦施工的安全和智能化管理具有重要意義。本論文提出并實(shí)現(xiàn)了一套組合式的煤礦掘進(jìn)機(jī)動(dòng)態(tài)位姿測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用慣導(dǎo)與里程計(jì)相結(jié)合的方式共同完成掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量,并且使用相機(jī)拍攝激光指向儀打到煤面的光斑位置,再配合激光測(cè)距儀解算出掘進(jìn)機(jī)相對(duì)于計(jì)劃線的位置偏移量,利用此偏移量對(duì)測(cè)量的位姿進(jìn)行修正,從而使得最終測(cè)得的掘進(jìn)機(jī)位姿更加準(zhǔn)確。本論文主要完成的工作如下:（1）研究分析了國內(nèi)外現(xiàn)有的煤礦掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法,總結(jié)出這些方法的優(yōu)勢(shì)和不足,明確了本論文的研究方向和目標(biāo),提出了視覺/里程計(jì)/慣導(dǎo)的組合位姿測(cè)量方法。（2）完成了系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì),對(duì)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)描述,繪制出系統(tǒng)的功能框圖和結(jié)構(gòu)框圖。（3）系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),完成了主控制核心電路板和通信底板原理圖及PCB的... 

【文章來源】：天津科技大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容及論文章節(jié)安排
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 論文章節(jié)安排
2 煤礦掘進(jìn)機(jī)動(dòng)態(tài)位姿測(cè)量方法
    2.1 純慣性導(dǎo)航位姿測(cè)量方法
        2.1.1 定位坐標(biāo)系的定義
        2.1.2 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航基本位姿方程
        2.1.3 純慣性導(dǎo)航位姿測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)
    2.2 里程計(jì)/慣導(dǎo)組合位姿測(cè)量方法
        2.2.1 航位推算算法
        2.2.2 里程計(jì)/慣導(dǎo)組合的掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法
        2.2.3 里程計(jì)/慣導(dǎo)組合位姿測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)
    2.3 視覺/里程計(jì)/慣導(dǎo)組合位姿測(cè)量方法
        2.3.1 視覺位置偏移測(cè)量
        2.3.2 視覺/里程計(jì)/慣導(dǎo)位姿測(cè)量方法
3 煤礦掘進(jìn)機(jī)動(dòng)態(tài)位姿組合式測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
        3.1.1 系統(tǒng)功能分析
        3.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        3.2.1 嵌入式主控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
        3.2.2 視覺測(cè)偏單元設(shè)計(jì)
    3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.3.1 嵌入式平臺(tái)選擇
        3.3.2 嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試
    4.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        4.1.1 系統(tǒng)各部分功能實(shí)現(xiàn)
        4.1.2 里程計(jì)/慣導(dǎo)組合位姿測(cè)量實(shí)現(xiàn)
        4.1.3 視覺測(cè)偏實(shí)現(xiàn)
        4.1.4 位姿校準(zhǔn)功能實(shí)現(xiàn)
    4.2 系統(tǒng)整體測(cè)試環(huán)境搭建
    4.3 測(cè)試流程
    4.4 測(cè)試結(jié)果及分析
        4.4.1 慣導(dǎo)姿態(tài)角靜態(tài)漂移和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析
        4.4.2 視覺測(cè)偏單元位置偏移量測(cè)量精度分析
        4.4.3 里程計(jì)/慣導(dǎo)組合位姿測(cè)量精度分析
        4.4.4 視覺/里程計(jì)/慣導(dǎo)組合位姿測(cè)量精度分析
    4.5 視覺/里程計(jì)/慣導(dǎo)組合位姿測(cè)量應(yīng)用
5 結(jié)論
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 論文的不足之處
6 展望
7 參考文獻(xiàn)
8 致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤礦給排水設(shè)計(jì)探討[J]. 趙愛華.  科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2018(10)
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博士論文
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[2]高沖擊韌性錨桿吸能減沖原理及應(yīng)用[D]. 付玉凱.煤炭科學(xué)研究總院 2015
[3]水下航行器導(dǎo)航及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D]. 楊峻巍.哈爾濱工程大學(xué) 2012
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碩士論文
[1]基于ARM的采煤機(jī)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航定位定姿系統(tǒng)研究[D]. 司卓印.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[2]采煤機(jī)動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)定位方法研究[D]. 張博淵.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[3]基于MEMS與智能手機(jī)電子羅盤的室內(nèi)定位與導(dǎo)航算法研究[D]. 代汝勇.北京工業(yè)大學(xué) 2016
[4]基于捷聯(lián)慣導(dǎo)的采煤機(jī)位姿解算算法研究[D]. 張露.西安科技大學(xué) 2014
[5]懸臂式掘進(jìn)機(jī)的行走姿態(tài)定位研究[D]. 沈小燕.西安建筑科技大學(xué) 2014
[6]雙目立體視覺與慣導(dǎo)融合里程估計(jì)方法[D]. 黃鴻.浙江大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3054198