变电站巡检机器人嵌入式导航系统研究

《变电站巡检机器人嵌入式导航系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TP23国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级2Q!!姓专二零一四年五月ClassifiedIndex：TP23U．D．C：62lSouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYOFTHEEMBEDDEDNA＼厂IGATIONSYSTEMOFTHESUBSTATIONINSPECTl0NROBOTGrade：2011Candidate：LiYingAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：PowerSystem&ItsAutomationSupervisor：P

2、rof．MaLei西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密一，使用本授权书。(ifl在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：日期：伊’于．，，‘7指导老师签名：日期：≯。叶罗‘D-_，西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)设计

3、了多传感器信息处理控制系统，系统的硬件组成有：BIS．6620II型工控机、全球定位系统接收机、接收天线、捷联式惯性导航器件、超高频电子标签阅读器、STM32F407单片机信息处理模块、控制电路板及电源供电模块等。软件系统的实现主要在单片机和工控机中完成，包括信息的采集与处理，以及和外部计算机之问的通信：(2)在实验室已有工作的基础上，将移动平台的上位机由使用Windows系统的PC机更换为运行更加安全、稳定和低功耗的配置Linux操作系统的工控机，编写相应的软件，并增加网络通信功能；(3)增加RFID模块，协助导航和定位；在使用惯性系统解算姿态、速度和位置的过程中，选用双子样算法，设计实验分

4、析圆锥误差、旋转误差和划桨误差对IMU位置解算结果的影响并进行相应的补偿，提高导航和定位精度；在陀螺初始化环节增加精对准过程，提高对准精度；(4)设计Kalman滤波器，并推导EKF算法进行导航定位信息的融合，提高巡检机器人的导航定位系统的精确性和稳定性；(5)设计PCB控制电路板，实现对多传感器信息的处理，设计实验进行测试。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承

5、担。学位论文作者签名：日期：秒7套kt州7西南交通大学硕士研究生学位论文第1页于两要随着电力系统自动化的不断发展，作为电网中负责转换电压、汇聚电流和分配电能等功能的重要结点，变电站不断向少人化和无人化的方向发展，使用机器人巡检替代人工巡检经验证是较好的解决方案之一，机器人巡检的好处在于：可以克服人工巡检因技术经验和工作态度等的不同而导致的检测结果的差异；并且可以在规定的时问内进行标准化巡检和记录。其中，导航和定位系统的实现是后期巡检工作顺利完成的基础和保障。巡检机器人导航控制系统的硬件组成有：工控机、全球定位系统接收机、接收天线、捷联式惯性导航器件、超高频电子标签阅读器、ARM单片机信息处理模

6、块、控制电路板及电源供电模块等。软件系统的实现主要在单片机和工控机中完成，包括信息的采集与处理，以及和外部计算机之间的通信，其中工控机上所安装的系统为Linux操作系统。在使用惯性系统解算姿态、速度和位置的过程中，选用双子样算法，并设计实验分析圆锥误差、旋转误差和划桨误差对惯性导航系统位置解算结果的影响，通过对误差进行补偿，可提高导航和定位精度。另外，完成对PCB控制电路板的设计，实现对多传感器信息的处理，并设计实验进行测试。通过建立姿态、速度和位置的误差模型，设计和使用Kalman滤波算法和扩展Kalman滤波算法对导航数据进行融合，并利用电子射频标签辅助定位，以提高导航系统的精度和抗干扰能

7、力。另外，在陀螺仪初始化环节增加精对准过程，设计相应的Kalman滤波器对粗对准过程计算得到的姿态角进行修正，进一步提高对准精度。通过设计相关的实验对上述算法的有效性和准确性进行测试，取得了预期的效果。关键词：巡检机器人；全球定位系统；捷联惯导系统；电子射频标签西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractWiththedevelopmentofautomationofElectricPo