基于捷联惯导与差速里程计的掘进机组合定位方法

• Published in: 工矿自动化 Vol. 48; no. 9; pp. 148 - 156
• Main Authors: 王浩然, 王宏伟, 李正龙, 付翔
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 太原理工大学 山西省煤矿智能装备工程研究中心,山西 太原 030024%太原理工大学 安全与应急管理工程学院,山西 太原 030024 2022; 太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原 030024; 山西焦煤集团有限责任公司 博士后工作站,山西 太原 030024%太原理工大学 山西省煤矿智能装备工程研究中心,山西 太原 030024; 太原理工大学 安全与应急管理工程学院,山西 太原 030024; 太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原 030024%山西焦煤集团有限责任公司 博士后工作站,山西 太原 030024; 太原理工大学 山西省煤矿智能装备工程研究中心,山西 太原 030024; 太原理工大学 机械与运载工程学院,山西 太原 030024
• Subjects: 掘进机定位; 位姿感知; 航位推算; 卡尔曼滤波; 差速里程计; 捷联惯导
• ISSN: 1671-251X
• DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.17993

TD632.2; 掘进机自主精确定位是实现掘进工作面智能化乃至无人化的关键,捷联惯导与里程计组合是一种较理想的掘进机定位方案.针对捷联惯导定位误差随时间累计、单里程计位姿感知能力有限等问题,在捷联惯导定位的基础上引入差速里程计作为辅助定位,提出了一种基于捷联惯导与差速里程计的掘进机组合定位方法.该方法的实现由基于捷联惯导的位姿感知、基于差速里程计的航位推算、基于卡尔曼滤波的数据融合3个部分组成:通过捷联惯导获得导航坐标系下掘进机参考位移与姿态角;由2个分别安装于掘进机左右履带的里程计组成差速里程计,通过差速里程计对掘进机进行航位推算;根据捷联惯导与差速里程计的误差方程设计卡尔曼滤波器,并以捷联惯导与差速里程计得到的掘进机位姿数据之差作为卡尔曼滤波器输入,以卡尔曼滤波器输出值对捷联惯导数据进行校正与补偿.将里程计数据有效性判断融入组合定位方法中,避免了履带打滑对定位精度的影响.在模拟巷道进行了掘进机定位实验,结果表明:该组合定位方法测得的掘进机航向角误差能够控制在0.6°以内,位置误差能够控制在0.19 m以内,具有较高的定位精度.