基于捷联惯性导航的井下机车精确定位系统.pdf

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1、·62·煤矿机电2011年第4期基于捷联惯性导航的井下机车精确定位系统戚鸿飞，孙海淇(1．义马煤业(集团)有限责任公司机电设备处，河南义马472300；2．辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105)摘要：针对目前矿井电机车运输信、集、闭系统仍存在逻辑功能不够完善，不能准确反映电机车的运行速度和行车方向数据通讯可靠性差以及系统不具备语音通讯功能等问题，采用捷联惯性导航技术引入到机车定位系统中，能更多提供导航和制导信息，提高其容错能力。该机车定位系统通过在义煤集团某矿的试验，证明了实用性，也便于机车管理。关键词：捷联

2、惯性导航技术；机车精确定位；无线通讯中图分类号：TD653文献标识码：B文章编号：1001—0874(2011)04—0062—04UndergroundLocomotivePrecisePositioningSystemBasedonStrap—DownInertiaNavigationQIHong-fei，SUNHai—qi(1．DepartmentofelectromechanicalEquipment，YimaCoalIndustry(Group)Co．，Ltd．．，Yima472300，China；2．Facultyof

3、ElectricalandControlEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，Huludao125105，China)Abstract：Inviewoftheproblemsexistingintheelectricallocomotivetransportationsystem，suchasnon—completelogicalfunction，unclearshowofoperationspeedanddrivingdirection，poorqualityofdatacommunic

4、ationandpoorreliability；thesystemdonotequippedwithvoicecommunicationfunction，thenbringsthestrap—downinertianavigationtechniqueintolocomotivepositioningsystem，itcanprovidenloreinformationofnavigationandguidance．Thislocomotivepositioningsystemhasbeenprovedthepracticabil

5、itybytestitlgatYimacoalmine，whichisconvenientforlocomotivemanagement．Keywords：strap—downinertianavigationtechnology；locomotiveprecisepositioning；wirelesscolinnlllfication0引言1捷联·唳性导航的基本原理我国现行巷道矿井运输系统中，多数没有装设捷联惯性导航主要是根据陀螺仪与加速度计的井下电机车定位系统，个别安装定位系统的也只能数据信息，通过积分、微分、矩阵乘法等运算

6、计算出检测电机车的位置，不能了解电机车运行的全部信物体姿态、速度和位移，进而确定其位置的过程，原息，在电机车安全、高效运行中发挥的作用不够理理如图1所示。其基本原理是：陀螺和加速度想_】J。为改变矿井电机车运输系统调度工作的落计分别用来测量运载体的角运动信息和线运动信后局面，将捷联惯性导航(StrapdownInertialNaviga—息，机载计算机根据这些测量信息解算出运载体的tion，简称SIN)引入到电机车的精确定位系统中，并航向、姿态、速度和位置。姿态阵解算相当于建立起应用计算机测控技术、通讯技术和数据库技术，建立数学平

7、台，相当于对数学平台作施矩的指令量，了一个包括电机车精确定位、语音通讯、可视化显示该指令量根据所选定的导航坐标系和解算得的速度及数据管理等现代化的矿井电机车运输管理调度系和位置计算出。统。不仅便于机车管理，而且具有实用性。经过捷联惯导算法的运算，最终可得到机车的位置、速度、行驶方向、姿态四个量，根据以上算法体2011年第4期煤矿机电·63·现了捷联惯导的优点，不需要外部数据，既可以根据成一个语音芯片且该芯片具有较高的语音数字压码自身数据的改变，也可通过自身运动前的初始信息，解码率，可以减少总线的通讯总量和语音占用总线经过运算得出自

8、身所需的信息。的时间，同时由于无线通讯模块的存在，使得车载机与上位机监控主机可以实时通讯，使调度可以实时进行。速度车载机主控制芯片将采集得来的陀螺仪与加速机度计的数据，通过计算最后得出井下电机车的位置，体坐姿态然后通过无线通信模块将这些数据以无线通