基于IMU-LiDAR紧耦合的煤矿防冲钻孔机器人定位导航方法

防冲钻孔机器人是冲击地压矿井卸压的关键设备,其在复杂卸压巷道的精确地图构建和的稳定导航是实现钻孔作业智能化的基础和前提。在分析激光雷达点云畸变成因和同步定位与地图构建(SLAM)算法缺陷的基础上,设计了基于惯性测量单元(IMU)连续时间轨迹的点云畸变矫正方法,建立了激光雷达和IMU的数据融合模型,提出了基于IMU-LiDAR紧耦合的防冲钻孔机器人定位建图方法。根据煤矿卸压巷道特点建立了密闭坡道模型,开展了建图效果仿真分析,结果表明,所提算法在定位精度、轨迹误差方面均优于现有常用算法。在此基础上,设计了基于改进人工势场法和快速扩展随机树的动态路径规划方法,建立了适用于防冲钻孔机器人的路径规划与导航融合方案,并设计了2种仿真运动场景,结果表明,所提路径规划方法在全局路径规划和动态路径规划的平均路径长度、平均运行时间、平均生成节点数等方面均具有较好的综合性能。为了进一步验证防冲钻孔机器人定位导航方法的实用性,在校内模拟巷道、地面实验基地和井下卸压巷道等场景下开展了多组对比实验,结果表明:将IMU数据与LiDAR数据紧耦合后,所提方法的定位建图精度明显提高,在特征退化场景中具有优越的定位建图性能,且规划路径的运算效率和路径代价方面均具有良好的表现,验证了所提定位导航方法在多种场景中的可行性和优越性。

基于模糊控制技术的播种机自动定位导航系统研究

介绍了播种机自动定位导航系统总体设计,并基于播种机位置和观测角度,建立了定位导航和路径预测的数学模型。采用模糊控制技术,结合播种机和观测角度,设计了自适应模糊控制策略,可以实现播种机转向的精准控制。试验结果表明:系统相比传统PID控制方法,偏差小太多,说明本文方法能够获得较高的播种机定位导航精度,证明了系统的有效性和可行性。

2022年外军定位导航与授时领域发展综述

以美国为首的世界军事大国仍以提升对抗环境下的弹性定位导航授时能力作为发展目标。在系统和技术发展方面,持续推进导航卫星的升级换代和卫星导航新技术的验证,发展卫星导航拒止环境下的其他可替代PNT技术,并探索研究装备技术。在装备部署和运用方面,基于多导航源融合应用进入装备试装和能力验证。

地球自然矢量场定位导航技术发展研究综述

地球自然矢量场定位导航具有很强的独立性与自主性,是卫星导航系统应用发展的一个重要辅助支撑和有效补充,能更好地提高多传感器融合定位导航效果.论文研究了重力场、地磁场、地形地貌高程场、偏振场、静电场等地球自然矢量场的形成机理以及用于定位导航的理论与方法模型,并针对地球自然矢量场定位导航的技术发展与国内外研究历史进行了系统梳理,形成完整的理论技术体系,对深化地球自然矢量场定位导航理论模型与技术方法研究,促进多源定位导航技术发展提供重要的理论借鉴与研究支撑.

不依赖卫星的定位导航与授时体系研究

定位导航与授时(positioning,navigation and timing,PNT)体系是支撑人类社会发展的基础设施。当前以卫星为核心的天基PNT应用广泛,但在卫星拒止环境下面临严峻挑战。通过总结天基PNT在国民经济发展与国防建设中的重大作用,分析天基PNT的脆弱性与依赖风险,明确了对不依赖卫星的PNT体系的迫切需求。提出了不依赖卫星的PNT体系概念与特征,即以“惯导+时钟”为核心增强基础PNT能力,利用外源传感器多源融合提高精度保持能力,在卫星拒止条件下为用户提供可承载的高性能PNT服务。基于现有技术基础重点发展微小型、高精度、低成本惯导技术,微时钟技术以及智能融合技术是有效途径,能够实现不依赖卫星的PNT覆盖性、精确性与可承载性的全面提升。

利用侧扫声呐的自主定位导航技术研究

同步定位和地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)与路径规划在陆地上的自主定位导航上被广泛应用,而自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在实现真正的自主定位导航方面还有待提升.提出将侧扫声呐传感系统、SLAM技术和路径规划技术三者结合的自主定位导航技术.该技术先对原始声呐图像数据的杂波、异常值、噪声等进行预处理,再将预处理后的数据格式转换成适用于SLAM算法的激光雷达数据格式,并在此基础上进行全局路径规划和局部路径规划相结合的完整路径规划研究.仿真结果表明,该技术可以更好的使AUV在复杂水下环境实现真正的自主定位导航,并提高了AUV定位与环境建图的精度.

基于海底基准的中远程PNT定位导航技术及验证

针对海底基准中远程声学定位导航的声线翻转修正困难引起的有效声速获取不准和长传播延时引起的静态模型近似误差问题,本文依据射线声学理论和长基线定位原理,研究了一种中远程声学定位导航方法。该方法根据先验深度信息对翻转声线进行声线跟踪修正,并构建目标运动轨迹、速度联合解算模型以补偿静态模型近似误差,实现动态目标中远程高精度定位导航。中远程海底基准系统海上性能验证结果表明:以超短基线定位结果作为外符合真值对系统和本文方法的性能进行评估,目标在距离海底基准20 km处达到了16.87 m的定位精度,满足中远程高精度定位导航需求。

基于局部几何-拓扑地图的地下矿自动驾驶定位导航方法

无人驾驶技术在提高效率、节省成本、减少安全隐患等方面具有巨大优势。针对目前地下环境中定位导航方案实施难度大、成本高、构建地图耗时长等问题,提出了一种基于局部几何-拓扑地图的地下矿自动驾驶定位导航方法。设计了一种局部几何-拓扑地图,井下环境的路网主体结构由拓扑地图表示,该地图上定义了巷道(边)和交叉路口(节点),在每个节点中存储以该节点为中心构建的局部几何地图,用以实现节点处的精确定位。提出了一种基于局部几何-拓扑地图的定位方法,使用基于激光雷达的交叉路口检测算法与交叉路口定位算法进行车辆全局定位。设计了一种基于自适应模型预测控制(MPC)的轨迹跟随算法,保证车辆在交叉路口大曲率转向时的路径跟踪精度。使用三维物理仿真平台构建了地下矿的仿真环境与车辆仿真模型,仿真结果表明:该方法能够实现地下矿自动驾驶定位导航功能,在各种类型交叉路口的定位误差均在0.2 m以内,可以满足自动驾驶的定位精度要求;在整个行驶过程中车辆始终保持较为平稳的行驶状态和较小的跟踪误差。与目前依赖于5G、UWB等技术的定位导航方法相比,该方法仅依赖于激光雷达与惯性测量单元2种车身传感器,在控制设备成本上具有极大优势。

无人车的定位导航系统的设计与实现

以社区、校园等主要场地的无人车为研究对象,针对其在半结构化场地的自动运行,提出对无人车的精准定位及合理避障的定位导航方案。该定位导航系统以STM32单片机为核心,用到角度传感器、超声波雷达传感器,共同为无人车提供定位导航服务,实现了无人车在社区和校园内的稳定运行。经调试实验,该方案功能良好。

“自然场定位导航技术”专栏征文通知

地球自然矢量场,是指可以在地球全域或相当区域自然形成的矢量场。重力场、地磁场、地 形地貌高程“场”、太阳入射的偏振场和人工静电场都可以以不同的形式用于定位与导航。由于 这些方法均属于被动定位导航,因此不受天气、信号干扰等客观条件的影响,具有很强的独立性 与自主性,成为卫星导航系统应用发展的一个重要辅助支撑和有效补充,能更好地提高多传感器 融合定位导航效果,尤其在深空、深地和深海科学研究中占有极为重要的地位。自然矢量场定位 导航技术与卫星定位导航技术结合,有望将多传感器融合定位导航技术推向一个新的高度。

地磁定位导航应用和效能分析

地磁定位导航作为多源融合导航定位技术体系中重要的技术手段之一,具有适用范围广、抗电磁干扰能力强、可全天时、全天候工作等优点,为运动载体特别在地下、水下等卫星信号接收受限的场景提供了一条无源被动的自主定位导航技术途径.本文对地磁定位在不同的场景和平台下的应用、实现过程进行了详细描述,分析了影响地磁定位应用的关键技术并给出了技术途径,对地磁定位技术的应用效能进行了评估和验证.

悬臂式掘进机组合定位导航方案设计与试验

针对悬臂式掘进机导航方案存在的定位误差随时间累积严重、位姿感知能力有限等问题,设计了基于捷联惯导与里程计的组合定位导航方案。在分析组合定位导航原理的基础上,研究了组合定位导航方案的硬件设计、软件设计,利用双DSP控制器分别完成数据采集与处理、解算与数据融合功能;基于CCS软件开发平台实现软件程序编写与调试,最后完成试验分析。结果表明:组合定位导航方案相较于单捷联惯导、里程计方案定位精度高,航向角偏差在0.672°以内,东向位移平均误差为0.1672 m,北向位移平均误差为0.1209 m,轨迹与全站仪获取的实际轨迹更加接近,为掘进工作面的少人化、无人化进程提供了技术保障。

RTK在高精度无人机定位导航开发中的应用

本文试图将载波相位差分技术(RTK)应用到无人机定位导航中,开发出一个新的定位导航,为基于载波相位差分技术的无人机定位导航开发提供参考依据。

低轨增强,开启新定位导航时代

当前,低轨空间是全球航天发展的焦点,低轨卫星星座的批量部署迈入高峰期,基于低轨卫星系统的技术研究和终端应用成为了热点。对于测绘地理信息行业而言,低轨卫星导航增强技术体制和应用的关注度越来越高,无论是国家主管部门、科研机构,还是商业企业,都在积极布局和着力推动,这意味着低轨新定位导航时代的到来。2016年,航天科技集团509所启动精致试验卫星的研制项目,规划打造精致微纳卫星平台,把具有自主完整知识产权的算法和软硬件的载荷发射上天,在全球范围内首次实现基于低轨卫星星座系统的导航增强技术体制。

基于激光雷达自主定位导航的多功能机器人

随着科技的不断进步,机器人技术在各个领域得到广泛应用。传统的人工操作存在着人力成本高、风险大等问题,因此需要一种自主智能的机器人来替代或辅助人工操作。文章介绍了一种基于激光雷达自主定位导航的多功能机器人,旨在实现物资运输和巡逻任务。通过研究运动学、动力学、搬运器械机构的运行原理以及自主导航和避障等关键技术,机器人具备自主性、可编程性和高精度定位导航能力,能够自主移动和执行任务。针对姿态解算,文章研发了一款IMU陀螺仪传感器。实验结果验证了机器人的性能和稳定性,并证明其适应不同工作需求。

美国《弹性定位导航授时参考架构》报告解读

卫星导航系统作为当代人类社会使用最广泛、最便捷、最有效的高精度、高实时、高可靠定位、导航和授时手段,自问世以来深刻改变了人类社会的生产生活方式,颠覆了军事领域的战争形态和作战样式。目前,全球有四大全球导航卫星系统(GNSS),即美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲“伽利略”和中国“北斗”,为全球用户提供定位、导航与授时(PNT)服务,广泛应用于现代社会的诸多领域,对于保障电网、通信基础设施、交通、精准农业、金融服务和应急服务等关键基础设施的可靠运行至关重要。

煤矿综掘工作面掘进机组合定位导航技术研究

针对煤矿井下综掘工作面掘进机导航系统存在的定位精度不高、灵活性差的问题,提出基于捷联惯导、里程计相结合的组合导航定位系统。重点介绍了以三轴陀螺仪、三轴加速度计、里程计以及STM32微控制器为核心的组合定位导航硬件、软件设计方案,经卡尔曼滤波输出组合定位导航信息,并完成系统试验测试。测试结果表明,该组合定位导航方案在满足掘进机导航定位设计要求的同时,提升了定位导航精度,增强了系统的灵活性,有助于提升掘进机的工作效率和安全系数。

为“地下之城”精准导航--雄安新区“5G+北斗”定位导航技术研发纪实

启动、提速、停泊……在雄安新区地下12米的停车场里,一辆试验车正在进行导航测试。坐在车里的北京邮电大学副教授路兆铭,时刻紧盯着手机上的位置光标。这辆试验车采用的是“5G+北斗”定位导航技术。目前,这一技术在雄安地下示范应用已超过50万平方米,定位精度2米,而建设成本只有传统地下导航技术的一半。

大型地下停车库定位导航系统设计与实现

随着我国机动车保有量快速增长,停车需求也相应日益高涨,使得大型地下停车库能否提供便捷高效的停车服务,成为城市精细化管理的又一新课题。然而,目前国内大型地下停车库无卫星定位信号,选择能够满足该场景技术和成本需求的定位导航技术,成为提供便捷高效停车服务的关键之一。通过分析选择适宜大型地下停车库场景应用的室内定位技术,设计实现了一个大型地下停车库的定位导航系统,为今后该场景应用,进行了技术探索。

邮轮游客定位导航系统需求分析

随着邮轮市场规模的扩大,邮轮内部的布局也愈加复杂。为解决众多游客定位和安全管理问题,基于导航技术实现的方式和原理,对邮轮定位导航系统的功能和安全需求进行分析,并结合邮轮游客定位导航系统需求,设计适用于邮轮的定位导航系统。通过实际测试和应用表明,邮轮游客定位系统具有较高的定位精度、稳定性和可靠性,可为游客提供良好体验。