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题名基于TSOA定位原理混合算法的掘进机位姿检测方法
被引量：15
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作者
刘超
符世琛
成龙
刘丹
沈阳
吴淼
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机构
中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期1255-1264,共10页
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基金
国家自然科学基金面上资助项目(51874308)
国家自然科学基金重点资助项目(U161020003)
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文摘
为实现掘进机的位姿检测,提出了一种面向掘进机的混合算法的位姿检测方法。基于超宽带(Ultra-wideband)测距和(Time Summation of Arrival,TSOA)定位原理,系统地推导了混合算法的计算过程,将间接法得到的定位点初始坐标代入Taylor级数展开法,循环迭代,通过混合算法得到了掘进机的坐标值,将坐标值代入姿态角解算公式得到了掘进机的姿态角。实际实验中需要其他测量方式的标定才可验证真值,且任何测量方式均有误差,因此基于MATLAB进行仿真分析研究规律。绘制了混合算法程序流程图,仿真对比了间接法和混合算法在15 m和90 m的定位点空间分布状态、三轴误差,以及2种算法在10～100 m的测量范围内定位点均方根误差和三轴均方根误差变化情况,分析了混合算法在15 m和90 m的姿态角精度,仿真结果表明:混合算法的定位性能优于间接法,精度高于间接法,姿态角误差可控制在0. 008°以下。搭建了掘进机位姿检测系统实验平台,在模拟巷道中进行了实验验证,完整地采集了UWB测距的相关数据,在MATLAB中通过曲线拟合绘制了误差随距离变化的曲线图,得到了误差随测量距离变化的规律,实验结果表明:在3～94 m测量范围内,X轴误差可控制在4 cm以内,Y轴误差可达到毫米级,Z轴误差随测量距离增大而增大。为实现综掘装备的自主导控提供了理论基础。
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关键词
掘进机位姿检测
混合算法
TSOA定位原理
超宽带
Taylor级数展开
精度分析
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Keywords
roadheader pose detection
hybrid algorithm
positioning principle of time summation of arrival
Ultra-wideband
Taylor series expansion
precision analysis
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分类号
TD421.5
[矿业工程—矿山机电]
TD676
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