一种基于卡尔曼滤波的DRLMS组合导航定位算法.pdf

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1、通1言与1言息处理自动化技术与应用》2012年第31卷第9期CommunicationandInformationProcessing一种基于卡尔曼滤波的DR／LMS组合导航定位算法李大伟．贾鹏飞，李卫国，王琳琳，郭瑞宙，刘瑶(华北电力大学，北京102206)摘要：本文介绍了一种基于DR航位推算与LMS高精度激光雷达全向测距技术的组合式导航定位系统，旨在应用于强电磁干扰环境下的变电站智能机器人自动巡检环境。DR／LMS组合式导航定位系统原理相对简单、实现方便、实时性强，且与其他组合式导航系统相比，在满足同样定位精度的前提下，成本低廉，现场运行效果良好。特别地，本文提出了一种基于卡尔曼

2、滤波方法的定位精度优化估计方法，对原有定位及导航精度(定位精度可以达~1]cm级)加以改进与优化，进一步提高了导航系统的稳定性与精确性。整个系统模型及控制策略的实现基于工业用PC控制板的上位机LABVIEW软件控制系统，并结合MATLAB软件进行仿真与数据分析，经现场运行测试，定位及导航精度完全可以满足现场工业环境的应用需求．关键词：变电站；机器人；DR(航位推算)；LMS(激光测距系统)；组合导航定位；卡尔曼滤波中图分类号：V241．62’5文献标识码：A文章编号：1003～724i(2012)090017-08AnAlgorithmonDR／LMSIntegratedNaviga

3、tionandPositioningasedonKALMANFilterLIDa-wei，JIAPeng-fei，LIWei-guo，WANGLin-lin，GUORui-zhou，LIUYao(NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206China)Abstract：ThispaperintroducesakindofintegratednavigationandpositioningsystembasedonDRnavigationandLMSrangingtechnology，itaimstobeusedinstrongelec

4、tromagneticinterferenceenvironmentofthetransformersubstationfortheautomaticinspectionrobot．TheDR／LMSnavigationandpositioningsystemiseasytorealize．Comparedwiththeotherintergratednavigationsystem，itneedslowercostandhasrelativelygoodoperationeffects．ThispaperalsoproposesamethodbasedonKalmanfiltert

5、oimprovetheprecisionofthepositioning．ThealgorithmofthesystemisrealizedbyLABVIEWandrunningontheindustrialusePC．Thefieldoperationtestresultsprovethatthepositioningandnaviga—tionprecisioncanmeettheapplicationrequirementsoftheindustrialenvironment．Keywords：transformersubstation；robot；DR(Dead—Reckon

6、ing)；LMS(Lasermeasurementsystem)；integratednavigationandposition；Kalmanfilter1引言控变电设备的运行状态，这一传统巡检方式费事费力。随着国家十二五规划纲要关于建设智能坚强电网因此，基于智能机器人的无人值班变电站巡检技术已然要求的提出，智能电网信息化、数字化、网络化已经成成为智能化变电站发展的一个创新性热点话题，而机器为当前电网智能化发展的一个热点研究领域。目前，承人实现自主巡检任务的关键及难点在于如何构建机器载着电网输变电环节的变电站，多采用人工巡检方式监人自主导航定位系统。目前，常用的导航系统多种多样，导航

7、原理、定位精度及成本造价也存在较大差别。常用的导航定收稿El期：2012—03—19自动化技术与应用》2012年第31卷第9期通信与信息处理CommunicationandInformationProcessing位系统包括黑白线识别导航、磁导航、GPS／惯性组本文基于DR／LMS的组合导航定位技术，特别地，合导航、视觉图像导航、激光雷达／惯性组合导航提出了一种基于卡尔曼滤波算法的定位精度优化估计等。而较为成熟的机器人黑白线识别导航技术，通过方法，通过DR