【技术实现步骤摘要】
一种基于无源RFID的掘进机位姿参数检测方法
本专利技术涉及掘进机位姿识别领域,特别涉及一种基于无源RFID的掘进机位姿参数检测方法。
技术介绍
随着智能化装备和物联网技术的发展,矿山采、掘、运等安全生产过程逐渐趋向无人/少人化,悬臂式掘进机位姿实时识别技术是综掘工作面无人化技术的核心,掘进质量直接决定生产效率,对提高煤矿井下安全生产管理及人员调度的有效性、应对突发事故抢险救援的高效性、实现未来机器协同工作及智能化无人生产都具有重要意义。近年来,相关学者对掘进机位姿定位识别进行了一定的研究。中国矿业大学(北京)吴淼教授团队提出了一种面向掘进机的超宽带位姿协同检测方法,依据波达时间差及P440模块测距建立定位模型,利用协同定位算法估计定位点坐标,以及将悬臂式掘进机的机械机构简化为一系列平移或旋转关节串联而成的运动链,建立了掘进机空间位姿坐标体系;中国矿业大学的童敏明教授团队提出了一种基于机器视觉的掘进机机身实时监测系统,对掘进机机身位姿参数进行自动检测,抗干扰能力强。以上掘进机定位与姿态识别方法基本上采用的是有源定位识别技术,随智能化、无人化矿山开采技术的发展,有必要开展隧道、矿井等复杂环境下的无源识别方法的研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不同而提供一种基于无源RFID的掘进机位姿参数检测方法,利用无源谐波反向散射标签消除了发射天线泄漏的强自干扰、抵抗密集多径干扰,基于连贯扫射宽带多频连续波相位差测距方法,解决掘进工作面距离模糊的问题,实现准确有效的掘进机位姿识别。 ...
【技术保护点】
1.一种基于无源RFID的掘进机位姿参数检测方法,其特征在于,具体包括以下步骤:/n步骤1:利用无源宽带谐波标签,建立谐波反向散射抗干扰模型;/n步骤2:利用遗传算法优化选取使得相位误差容忍最大的最优频率组合;/n步骤3:利用连贯扫射宽带多频连续波相位差测距方法,解决掘进工作面距离模糊问题;/n步骤4:采用几何定位算法获得机身上无源标签的高精度定位;/n步骤5:建立掘进机机身位姿模型,根据无源标签的三维坐标位置,确定掘进机机身的具体位姿。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于无源RFID的掘进机位姿参数检测方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1:利用无源宽带谐波标签,建立谐波反向散射抗干扰模型;
步骤2:利用遗传算法优化选取使得相位误差容忍最大的最优频率组合;
步骤3:利用连贯扫射宽带多频连续波相位差测距方法,解决掘进工作面距离模糊问题;
步骤4:采用几何定位算法获得机身上无源标签的高精度定位;
步骤5:建立掘进机机身位姿模型,根据无源标签的三维坐标位置,确定掘进机机身的具体位姿。
2.根据权利要求1所述的一种基于无源RFID的掘进机位姿参数检测方法,其特征在于,所述步骤1具体如下:
当下行链路信号以载波频率f0从发射机传到标签以后,利用无源标签中的非线性元件产生相应的二次谐波频率为2f0,接收天线只接收2f0频率的谐波信号,不再接收频率为f0的信号,即二次谐波频率2f0为从标签到接收天线链路的信号,实现下行和上行链路的频率分集,消除了发射天线泄漏的强自干扰、抵抗密集多径干扰。
3.根据权利要求2所述的一种基于无源RFID的掘进机位姿参数检测方法,其特征在于,所述步骤2具体如下:
步骤2.1,选择矿井无线通信优质载波频率包含916MHz和2.4GHz;
步骤2.2,基于矿井工作面通信距离及相位差测距距离模糊产生的机理,利用遗传算法优化选择连贯扫射宽带多频连续波频率;其中,为了优化频率的选取,要定义一个阈值方程:
其中,fi为第i个正弦波频率,其中,1≤i≤K,K为多频连续波个数,N是自然数集合,ai至少有一个为非零值,f为所选的最优频率组合,Rmax为可测得的最远距离,则最大相位误差阈值Φ为
通过公式(1)和公式(2)即可利用遗传算法优化选取K个相位误差容忍最大的最优频率序列,设最优频率组合为fmax=f1≥f2…≥fK=fmin,则可得到相位误差阈值为
4.根据权利要求3所述的一种基于无源RFID的掘进机位姿参数检测方法,其特征在于,所述步骤3具体如下:
构造回波信号模型,利用无源宽带谐波标签产生的K个二次谐波信号所产生的相位差组合来消除距离模糊,实现精确测距;读写器与无源宽带谐波标签之间的真实距离表示为<...
【专利技术属性】
技术研发人员:张晓光,杨悦,孙彦景,滕跃,段元星,曹俊祥,赵真汉,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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