煤炭学报

作者：刘超, 符世琛, 成龙, 刘丹, 沈阳, 吴淼,

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,

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。

来源：2019年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

查看煤炭学报杂志2019年第4期