基于UWB系统的采煤工作面端头采煤机自主定位方法研究

采煤机自主定位装置的长期定位精度是煤矿智能开采的关键。针对当前采煤机定位精度难以满足自动开采的需求,提出了采煤工作面端头自动校准惯性导航定位系统的方法,构建了基于UWB系统的井下局部定位系统,对采煤机位置进行修正纠偏,能实现采煤机长期循环自主定位的策略。考虑UWB系统在非视距(NLOS)环境下的定位精度较低,提出了基于不等式约束的平方根无迹卡尔曼滤波(CSRUKF)定位算法;为了进一步消减NLOS误差的干扰,提出了基于考虑运动速度的抗差泰勒级数(VRTS)算法对定位结果进行优化,提升最终的定位精度。以UWB定位系统和移动平台为基础,开展了模拟端头定位的实验。实验结果表明,CSRUKF-VRTS方法能够减小定位误差,提高NLOS环境下的定位精度,x轴、y轴和z轴的平均误差分别由0.332、0.404和0.306 m降低到0.266、0.212和0.159 m,对应的平均精度分别提升了17.4%、47.5%和48.1%。所提的采煤工作面端头循环定位策略为采煤机实现长期自主定位提供新的思路,为非视距环境下的定位提供参考。