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作者
江帆 康静静 皇行涛 朱真才
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单位
中国矿业大学机电工程学院智能采矿装备技术全国重点实验室徐州矿务集团有限公司博士后科研工作站郑州恒达智控科技股份有限公司
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摘要
针对煤矿井下传统无轨胶轮车定位定向技术精度低、可靠性差等问题，提出了一种基于多编码器与惯导融合的无轨胶轮车定位方法。根据多编码器数据特性，建立了无轨胶轮车轮式里程计运动学模型，进而推导了基于多编码器的航位推算算法。针对上述航位推算算法单独依赖编码器数据易导致定位发散的问题，将轮式里程计与捷联惯导姿态数据相结合，设计基于多编码器和捷联惯导的航位推算算法，该算法可以有效抑制航位推算误差的快速累积。在此基础上，采用扩展卡尔曼滤波算法对基于轮式里程计运动学模型解算的姿态数据和捷联惯导解算的姿态数据进行融合，通过提高航向精度来提高航位推算的定位精度。基于扩展卡尔曼滤波算法建立了捷联惯导/航位推算组合定位模型，针对建模不准确时扩展卡尔曼滤波存在滤波精度下降甚至发散的问题，提出了一种改进的自适应扩展卡尔曼滤波算法，通过实时估计并调整量测噪声来提高滤波的精度和稳定性。针对无轨胶轮车出现打滑或滑行等异常行驶状况导致的轮式里程计失效问题，建立了一种容错模型，实现了无轨胶轮车打滑或滑行等异常行驶状况的检测与隔离。搭建了移动小车实验系统，并将UWB定位结果作为参考真值，开展了综合跑车实验研究。实验结果表明：所提出的组合定位方法能够满足煤矿井下无轨胶轮车定位需求。
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关键词
无轨胶轮车航位推算捷联惯导系统组合定位自适应扩展卡尔曼滤波
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文章目录
0 引言
1航位推算算法
1.1 基于多编码器的车辆运动学建模
1.2 基于多编码器和捷联惯导的航位推算
1.3 基于扩展卡尔曼滤波融合航向角的航位推算算法
2 捷联惯导/航位推算组合定位模型
2.1 状态方程和量测方程
2.2 自适应扩展卡尔曼滤波
3 组合定位模型
3.1 无轨胶轮车打滑或滑行等异常行驶状况的检测与隔离
3.2 基于无轨胶轮车运输路线的区间定位技术
4实验验证与分析
4.1 实验平台及实验场景设计
4.2 航位推算定位精度测试
4.3 捷联惯导/航位推算组合定位跑车实验
4.4 模拟车轮打滑定位跑车实验
5 结论
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引用格式
江帆,康静静,皇行涛,等.基于多编码器与惯导融合的无轨胶轮车定位方法[J/OL].煤炭科学技术,1-10[2024-08-26].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20240823.1900.002.html.
煤炭科学技术
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