基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统

针对煤矿井下人员定位系统在实际应用中存在因设备算力与存储资源不足导致无法使用复杂测距与定位算法,定位数据即时传输与响应性能不足,在系统部署方面人力物力损耗较大等问题,提出了一种基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统。在末端部署能耗低、抗干扰性强的UWB定位基站,定位基站与5G基站以级联的方式连接,定位基站采集UWB与惯导数据,利用5G网络回传至计算平台,在计算平台上完成定位信息的解算和存储。将基于惯导的人员位置估计作为预测值,将基于UWB的三边定位算法获取的人员位置估计作为观测值,利用卡尔曼滤波器将预测值和观测值进行融合,降低定位误差。在煤矿主体实验基地搭建测试系统,模拟真实煤矿井下环境并进行对比实验。结果表明:(1)在x轴和y轴,融合惯导的卡尔曼滤波算法得出的位置信息和真实位置信息的重合度最高,说明融合惯导的卡尔曼滤波算法得出的位置信息最接近真实位置,平均误差为22.192 cm。(2)5G+UWB和惯导技术组合的井下人员定位系统的位置信息和真实位置信息的重合度最高,误差为[15 cm,20 cm],x轴最大平均误差为26 cm,y轴最大平均误差为24 cm,超过目前大多数井下人员定位系统精度。

基于惯导技术的水田拖拉机下陷深度检测方法

针对水田中一直存在的水和烂泥会对拖拉机下陷深度的检测带来干扰的问题,利用惯导技术提出了一种间接的、不接触水面实时检测拖拉机行驶过程中下陷深度的方法。构建了大地、惯导、左右下陷深度检测点的坐标系,推导了拖拉机静止和运动各坐标系之间基于欧拉角的相互表示的转换矩阵,结合惯导输出的三维加速度值和三位姿态角,得到根据转换矩阵计算车体沿垂直方向上的加速度和以此计算水田拖拉机整体和局部位置下陷深度的公式。实际计算结果表明,该方法适用于在水体和烂泥干扰严重的水田环境下检测拖拉机的下陷深度。

捷联惯导技术在战术导弹上的应用

本文简述了捷联惯性导航系统原理,介绍了捷联惯导技术在垂直发射近程防空导弹、中远程面空导弹和空空导弹以及飞航式战术地地导弹等几类战术导弹上的应用。

舰船惯性导航技术的现状及发展趋势

文中介绍了我国惯性导航技术的现状。从惯性导航系统产品的惯性传感器技术和系统技术两个方面,简要论述了"惯性导航技术"的技术特点和应用要求。通过阐述技术特性与不同使用要求之间的对应关系,探讨了技术的发展方向。

捷联惯导四面体冗余配置的双轴旋转调制方法

传统捷联惯导采用三轴正交配置,存在单一传感器故障直接引发整个系统失效,且导航误差随时间累积快等问题。为解决这些问题,提出了一种将四陀螺冗余配置和双轴旋转调制相结合的捷联惯导导航方法。构建多指标约束的冗余优化准则,通过器件级配置方式,设计了基于四面体结构的四陀螺冗余配置方案,并在此基础上引入八次序双轴旋转调制方法,调制3个轴向的等效陀螺漂移。仿真结果表明,所提方法能够实现系统可靠性和导航精度的双重提升,具有重要的工程应用价值。

四陀螺冗余配置的单轴旋转调制捷联惯导方法

针对现有惯导采用正交配置方案导致可靠性不高以及导航误差随时间累积较快的问题,提出了一种四陀螺冗余配置的单轴旋转捷联惯导方法。通过器件级冗余技术,基于可靠性提高最大、导航特性最优以及单故障时精度更好的原则,设计了一种四陀螺对称斜置方案。在此基础上,鉴于单轴旋转调制转轴垂直方向上器件常值漂移的优势,创新性的提出了将冗余配置和单轴旋转调制相结合的冗余式单轴旋转惯导方法,文中给出了具体的设计方法和设计过程。仿真结果表明:系统可靠性较传统正交配置提高75%,定位精度较无旋转调制系统提升32%。提出的新方法不仅能同时提升系统导航精度和可靠性,而且配置结构中陀螺仪对称分布,便于安装、标校,易于工程实现。

惯导-视觉SLAM技术综述

惯导-视觉SLAM指将惯性传感器所测数据与视觉传感器所获图像数据进行融合实现同时定位与建图的过程,惯导-视觉SLAM现成为视觉SLAM进行多传感器融合研究的热点。本文对视觉SLAM技术、惯性导航技术和惯导-视觉SLAM进行了介绍,探讨了惯导-视觉SLAM的发展动向与发展趋势。

垂向对称的四陀螺冗余式单轴旋转捷联惯导方法

针对现有惯导正交配置方案在高海况下存在可靠性不高以及导航误差随时间累积快的问题,提出一种四陀螺冗余配置的单轴旋转捷联惯导新方案。通过器件级冗余技术,依据冗余数目等同时可靠性最大,导航特性更优的原则,设计了一种四陀螺圆锥垂向对称配置方案。以此为基础,考虑单轴旋转调制转轴垂直方向上器件误差的优势,提出将冗余配置和单轴旋转调制相结合的冗余式单轴旋转捷联惯导技术,并给出了具体的设计方法和过程。仿真结果表明:惯导系统可靠性较传统无冗余方案提升75%,定位精度较无旋转调制方案提升26%。新方法能够实现可靠性和精度的综合提升,且配置结构体积增加不多,安装方便,工程实现性较强。

高可靠性车载惯性传感器冗余配置方案优化技术研究

针对现有车载捷联惯导系统采用三轴正交安装陀螺配置模式,会出现单个陀螺故障直接导致系统失效的问题,本文提出一种基于正交锥冗余配置的高可靠性车载惯性传感器冗余配置方案。基于可靠性最大化、导航性能最优,以及单个陀螺故障后的导航性能更优的冗余优化准则,设计了五陀螺正交锥配置方案;在此基础上,设计广义似然比故障检测方法与基于线性预测思想的故障隔离方法相结合的故障诊断算法,解决惯导系统多陀螺故障检测和隔离的问题。性能仿真结果表明:惯性传感器冗余配置优化方案能使系统可靠性提升1.35倍,且准确实现对多故障的检测与隔离,对微型化车载捷联惯导方案设计具有重要的实际应用价值。

LIDAR技术在数据处理中的应用

LIDAR作为一种获取高分辨率地球空间信息的崭新技术手段,具有数据生产周期短、天气影响小、自动化程度高等特点。探讨了DEM、DOM制作和点云处理,阐述了LIDAR技术的数据处理过程及其在城市建设管理、军事探测等领域的应用现状,并对其应用前景进行了预测和展望。

掘锚一体机长距离高精度定位系统

针对现有煤矿掘锚一体机施工过程中劳动强度大,自动化程度低,单一方式定位精度低等问题,利用传感测量、机器视觉、惯导等技术研制了一种掘锚一体机长距离定位系统。该系统由掘锚一体机主体、惯导定位子系统、视觉定位子系统、全站仪定位子系统以及参数监测子系统组成。掘锚机主机采用MB670-1型掘锚一体机;惯导定位子系统由内置光纤惯导、防爆计算机组成;视觉定位子系统包括了红外防爆标靶、激光指向仪、前置防爆工业相机和防爆计算机;全站仪定位子系统包括了360°棱镜、三激光指向仪、后视棱镜;参数监测子系统包括了参数显示、参数设置和参数解算模块。系统在中煤集团大海则煤矿现场试验表明:掘锚一体机长距离高精度定位系统,操作灵活,定位精度高,可实现掘锚一体机的定位与参数监测。

采煤机姿态矫正系统研究综述

由于现阶段我国煤矿井下开采环境恶劣,且需要人工操作,为了实现采煤机在工作时能够自主对其位置、姿态等进行实时定位以及矫正,对实现采煤机井下智能化姿态矫正进行了相关讨论以及研究。首先对采煤机在工作时可能遇到的姿态进行分析,随后对国内采煤机定位技术进行了讨论,紧接着又对惯导技术的研究现状以及发展进行了论述,并对采煤机姿态矫正系统的关键性技术进行了研究讨论,然后又提出了一种基于组态软件的采煤机姿态矫正以及控制系统,分析了此矫正系统的工作原理以及组态界面实现的功能。此采煤机姿态矫正系统对未来实现采煤机智能化控制、无人化发展奠定了理论基础。

鉴幅型测角系统动态误差建模研究

首先简要介绍采用感应同步器进行角位置测量技术 ,并给出分段绕组激磁、连续绕组输出的鉴幅型测角原理 ,在对此方案产生的静态误差分析的基础上 ,从两相电压存在幅值误差和函数关系不准、两相电压不同相、波形失真等三方面对此方案产生的动态误差进行建模 ,分析了该系统的动态误差产生的原因 ;通过详细计算 ,定量地分析动态误差对系统产生的影响 ,为实际工程应用提供了理论基础 ,同时提出工程应用中减小误差的方法 。

基于TTR的轻型森林消防车侧翻预警系统研究

为提高森林消防车的主动安全性能,降低抢险救灾中的事故发生率,深入研究了基于TTR的森林消防车侧翻预警系统。首先,采用基于侧翻时间(Time to Rollover,TTR)的动态侧翻预警算法,以车辆的实时侧倾角及其角速度为输入变量,以动态横向载荷转移率(Lateral-Load Transfer Ratio,LTR)作为侧翻判定指标。其次,在CarSim中建立森林消防车动力学模型,在Matlab/Simulink中搭建预警算法,针对典型鱼钩转向工况进行CarSim和Matlab/Simulink的非绊倒型侧翻联合模拟仿真,得到满意仿真结果。最后,应用惯导元件MPU6050和STM32单片机自主开发了侧翻预警系统,并参考国标GB/T 6323-2014开展蛇形试验,试验表明:该侧翻预警系统得到的风险趋势符合实际情况,能辅助驾驶员判断侧翻风险。综上所述,本侧翻预警系统的研究,可有效地提高森林消防车的主动安全性。

车载LiDAR在电网GIS平台配网数据采集工作中的应用

车载LiDAR系统具有能快速测定道路、随时上路施测及费用较低等优势,其测距精度可达5mm,综合测点精度达到厘米级,系统采用了先进的直接惯导辅助定位技术(DIA),有效解决了GPS信号失锁的问题。通过电网GIS空间信息服务平台配网数据采集工作的验证,证明在城区电力专题数据采集过程中,车载LiDAR系统能够及时满足相关规范的要求。

车载LiDAR在电网GIS平台配网数据采集中的应用

车载LiDAR系统具有能快速测定道路、随时上路施测及费用较低等优势,其测距精度可达5 mm,综合测点精度达到cm级,系统采用了先进的直接惯导辅助定位技术(DIA),有效解决了GPS信号失锁的问题。通过电网GIS空间信息服务平台建设配网数据采集工作的验证,证明了在城区电力专题数据采集过程中,车载LiDAR系统能够满足相关规范的要求。