針對(duì)礦井捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（SINS）誤差累計(jì)的問(wèn)題,提出了一種基于射頻位置修正技術(shù)的礦井組合導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)將射頻標(biāo)簽存儲(chǔ)的實(shí)際位置和SINS解算位置的差值作為量測(cè)量,利用Kalman濾波器估計(jì)并補(bǔ)償SINS存在的陀螺漂移和加速度計(jì)零偏。該方法在修正點(diǎn)對(duì)誤差估計(jì)精度高,收斂速度快,能夠?qū)INS累計(jì)誤差進(jìn)行一次性修正。 

【文章來(lái)源】：計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2013,49(07)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

礦井組合導(dǎo)航系統(tǒng)原理框架圖

，適用于SINS這種非線性系統(tǒng)，但是通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)兩種濾波方法效果基本一致。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因是一定精度的導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差量都可看做小量，非線性方程中關(guān)于誤差量的高階項(xiàng)都可看做高階小量而略去不計(jì)，誤差方程三軸加速度計(jì)信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路溫度傳感器三軸陀螺儀信號(hào)調(diào)理電路觸摸屏導(dǎo)航輸出數(shù)據(jù)采集與處理（DSP1）捷聯(lián)解算與數(shù)據(jù)融合（DSP2）7.2V鋰電池電源模塊RFID閱讀器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)AD7606SPI并行總線并行總線TMS320F28335TMS320C6748K9F4G08U0BUSB2.0圖2組合導(dǎo)航系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖250

2013，49（7）可描述為線性方程，所以兩者效果基本一致。而對(duì)于工程應(yīng)用來(lái)說(shuō)，UKF需要對(duì)方程進(jìn)行UT變換且算法相對(duì)復(fù)雜，因此系統(tǒng)選擇Kalman濾波作為數(shù)據(jù)融合算法基矗另外由圖知載體經(jīng)過(guò)修正點(diǎn)時(shí)，姿態(tài)誤差逐漸收斂至零值附近，即系統(tǒng)在修正點(diǎn)準(zhǔn)確地估計(jì)出了陀螺的常值漂移和加速度計(jì)的常值零偏，并且得到補(bǔ)償。為了驗(yàn)證姿態(tài)誤差收斂速度與位置信息時(shí)間間隔的關(guān)系，圖3（a）中修正點(diǎn)位置信息時(shí)間間隔為1s，圖3（b）間隔為0.5s。對(duì)比兩圖可得，提供修正位置信息間隔時(shí)間越短，姿態(tài)誤差收斂得越快。但是，在實(shí)際使用時(shí)，時(shí)間間隔越短意味著射頻標(biāo)簽使用越多，同時(shí)，算法計(jì)算量越大。因此，在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)按照具體情況選取時(shí)間間隔。載體按照預(yù)設(shè)軌跡以2m/s行進(jìn)，初始條件及參數(shù)均不變，對(duì)純SINS進(jìn)行仿真，仿真時(shí)間為1800s，觀測(cè)仿真過(guò)程中位置誤差的變化曲線。為了便于分析，位置誤差換算為地理距離誤差δP,仿真結(jié)果如圖4所示。分析驗(yàn)證了2.5節(jié)結(jié)論，即SINS由于自身陀螺的常值漂移和加速度計(jì)的常值零偏，導(dǎo)致誤差隨時(shí)間逐步增大，如不進(jìn)行修正，不適合礦井環(huán)境下的長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)航。圖中，1800s的仿真實(shí)驗(yàn)的位置誤差最大偏差達(dá)到6m。在上述SINS仿真條件下，對(duì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。與前者相區(qū)別的是載體行進(jìn)過(guò)程中，在600s和1200s兩處分別以0.5s為間隔提供4次真實(shí)位置信息，觀測(cè)仿真過(guò)程中位置誤差，結(jié)果如圖5所示。對(duì)圖5進(jìn)行分析，載體位置誤差在600s和1200s兩處得到一次性的修正。結(jié)合圖3的信息，系統(tǒng)在修正點(diǎn)準(zhǔn)確估計(jì)出陀螺與加速度計(jì)的誤差，并且修正了由上述誤差引起姿態(tài)、速度及位置誤差。在0~600s、600~1200s以及1200s~1800s只有SINS在工作，誤差依舊在累計(jì)，但是從整體來(lái)評(píng)估系統(tǒng)，其精度明顯提高，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最大偏差

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]改進(jìn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定位算法[J]. 孫澤宇,李蒙.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2010(09)
[2]距離幾何TOA無(wú)線定位算法[J]. 賀遠(yuǎn)華,黎洪生.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2010(12)
[3]基于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航的井下人員精確定位系統(tǒng)[J]. 呂振,劉丹,李春光.  煤炭學(xué)報(bào). 2009(08)
[4]基于RSSI無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)空間定位算法[J]. 周艷,李海成.  通信學(xué)報(bào). 2009(06)



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