面向矿井动目标跟踪的新型惯性协同测量理论与方法研究

批准号:
51405198
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
樊启高
依托单位:
学科分类:
E0511.机械测试理论与技术
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
惠晶、吴雷、于振中、王秀平、武亚恒、郑为凑、刘伟
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
本项目以煤炭开采自动化为研究背景,以实现井下设备及人员高精度定位跟踪为目标,开展惯性导航与超宽带无线协同下定位定姿理论与方法研究。主要内容包括:(1)利用非线性动力学理论与动态规划方法对矿井环境下移动目标动力学特性及运动学规律进行研究,从而确定惯性导航系统方程及超宽带无线传感器网络拓扑结构;(2)建立移动目标惯性参量与超宽带无线定位信号特征的映射关系,研究系统间交互机制,同时根据稀疏采样理论与牛顿迭代变换法,完成两种定位体系下信息同步及坐标统一,从而构建惯性导航与超宽带无线紧耦合模型;(3)通过惯性导航姿态解算,结合超宽带无线节点间局域强信号集,采用基于交互多模型卡尔曼滤波的综合数据融合策略,完成矿井动目标高精度位姿输出。本项目属于应用基础研究,研究成果可为实现井下人员跟踪和采矿机群联动控制、提升煤炭开采自动化水平奠定理论与实验基础,同时也为此类封闭环境下移动目标空间定位研究提供借鉴。
英文摘要
Taking coal mining automation as the research background, and aiming at high precision tracking of mine equipment and personnel, a dynamic positioning method based on inertial navigation system in collaboration with ultra wide band is proposed. The main contents include: (1) Analyzing dynamic characteristics and kinematics laws of mine moving target based on nonlinear dynamics theory and dynamic programming theory. Then, inertial navigation equation and topological structure of ultra wide band wireless sensor networks are built respectively. (2) Interactive mechanism between the two systems is researched by establishing the mapping relation between inertial parameters of moving target. Then, applying sparse sampling theory and Newton iterative transformation method to transforming positioning information acquired from inertial navigation system and ultra wide band into synchronous time scale and uniform coordinate system, and the tight coupling model is built. (3) On the basis of inertial navigation attitude algorithm, combining local strong signal set of ultra wide band, dynamic location and pose of mine moving target are achieved by comprehensive data fusion strategy using interacting multiple model Kalman filter. This project focuses on the applied basic research, and the research achievement will provide theoretical and experimental basis for personnel tracking and collaborative automation of mining fleet, and provide reference for moving target positioning in similar closed environment.
针对封闭空间内移动装备和人员的高精度定位需求,进行惯性导航和超宽带无线紧耦合定位方法与系统研究。主要研究内容为:1)采用动力学理论和运动学理论分析封闭空间内移动式装备和人员运动特性,从而构建空间数据系统,并确定惯性导航系统方程及超宽带无线传感器网络最优拓扑结构;2)研究组合系统间加速度、速度、姿态等惯性参量交互规律,结合异构数据坐标统一变换策略,构建惯性导航/超宽带无线组合系统紧耦合模型;3)根据紧耦合模型,研究多参数误差传递过程,结合构建的组合系统状态方程,采用双模自适应卡尔曼滤波器,实现组合定位系统数据快速融合与定位估计;4)为验证组合定位系统的性能,搭建高精度室内组合定位实验平台,实验结果表明:INS/UWB紧耦合定位系统定位精度优于0.24m,能够实现移动式装备、人员实时高精度跟踪定位。该研究成果可在室内导航与位置服务等领域进行示范推广。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Adaptive Fuzzy Tracking Control for Non-affine Nonlinear Yaw Channel of Unmanned Aerial Vehicle Helicopter
无人机直升机非仿射非线性偏航通道自适应模糊跟踪控制
DOI:10.1177/1729881416678137
发表时间:2016
期刊:International Journal of Advanced Robotic Systems
影响因子:2.3
作者:W. Yan;J. Huang;Dezhi Xu
通讯作者:Dezhi Xu
DOI:--
发表时间:2017
期刊:纺织器材
影响因子:--
作者:徐久益;惠晶;傅锡林
通讯作者:傅锡林
Tightly Coupled Model for Indoor Positioning based on UWB/INS
基于UWB/INS的室内定位紧耦合模型
DOI:--
发表时间:2015
期刊:International Journal of Computer Science Issues
影响因子:--
作者:Fan Qigao;Sun Biwen;Wu Yaheng
通讯作者:Wu Yaheng
Data Fusion for Indoor Mobile Robot Positioning Based on Tightly Coupled INS/UWB
基于紧耦合INS/UWB的室内移动机器人定位数据融合
DOI:10.1017/s0373463317000194
发表时间:2017-09-01
期刊:JOURNAL OF NAVIGATION
影响因子:2.4
作者:Fan, Qigao;Sun, Biwen;Zhuang, Xiangpeng
通讯作者:Zhuang, Xiangpeng
DOI:--
发表时间:2017
期刊:传感技术学报
影响因子:--
作者:樊启高;孙艳;孙璧文;庄祥鹏
通讯作者:庄祥鹏
面向精准医疗的磁控微机器人可靠驱动与主动安全控制研究
- 批准号:62373168
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:樊启高
- 依托单位:
国内基金
海外基金
