一种基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法技术

本发明专利技术涉及融合定位技术领域，尤其是一种基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法，包括：S100，设置车载定位处理装置；S200，部署UWB基站；S300，UWB标签发出测距信号；车载计算机读取各UWB基站反馈的距离计算结果，并对各UWB基站进行排序；S400，将惯性数据存储在双端队列中；S500，根据排序结果，筛选两个UWB基站为参考基站，进行UWB一维定位解算，输出UWB标签的UWB定位解算结果；S600，根据双端队列中的惯性数据，采用机械编排算法进行IMU一维定位解算，并生成IMU机械编排解算结果；S700，对UWB定位解算结果和IMU机械编排解算结果进行融合，并生成融合定位结果。采用本方案，提升了定位实时性，实现了隧道内行驶状态下胶轮车的精确定位。位。位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法


[0001]本专利技术涉及融合定位
，特别涉及一种基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法。

技术介绍

[0002]煤矿运输是井下煤矿生产中不可或缺的一环。随着时代发展与技术进步，无轨胶轮车因其自动驾驶、自由灵活等优点成为了一种新兴井下运输方式，在我国得到了迅速的推广及应用。同时，保证无轨胶轮车的安全、稳定、高效、智能运行与调度等成为业内亟待解决的问题，井下环境无轨胶轮车的实时精确定位则是其实现自动驾驶的基础。
[0003]近年来，UWB技术因其具有系统实现简单、多径分辨能力强、定位精确度高等优点，在各种室内环境定位中得到广泛应用。IMU定位系统集成了加速度计、陀螺仪，磁力计等传感器，具有完全自主导航、数据更新速率高、短期定位精度高，不受外界环境干扰的优点。如何将两种定位技术进行有效融合，提高隧道胶轮车定位的准确性和可靠性，是一个亟待解决的重要课题。井下隧道作为一种特殊的室内环境，环境状况与普通建筑物室内环境有较大不同。普通室内定位一般采用二维或三维定位，被定位的物体多为平面或空间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S100，在胶轮车上设置车载定位处理装置，所述车载定位处理装置包括UWB标签、IMU器件、车载计算机和无线通信模块；所述UWB标签的天线设置在胶轮车顶部；S200，部署UWB基站，所述UWB基站包括UWB起点基站和UWB中间基站；在隧道口部署UWB起点基站，以UWB起点基站为基准，在隧道中部署若干个UWB中间基站；获取各UWB中间基站相对于UWB起点基站的一维位置数据，并存储至车载数据库；S300，UWB标签发出测距信号；各UWB基站接收到测距信号后，采用双边测距法计算与UWB标签的距离，并反馈距离计算结果至UWB标签；车载计算机读取各UWB基站反馈的距离计算结果，并根据UWB标签与各UWB基站的距离，对各UWB基站进行排序，将排序结果存储至车载数据库；S400，车载计算机读取IMU器件输出的惯性数据，并将所述惯性数据存储在双端队列中；S500，根据排序结果，筛选两个UWB基站为参考基站，进行UWB一维定位解算，并将生成的UWB位置解算结果经卡尔曼滤波，输出UWB标签的UWB定位解算结果；S600，以UWB定位解算结果为IMU初始位置，根据双端队列中的惯性数据，采用机械编排算法进行IMU一维定位解算，并生成IMU机械编排解算结果；S700，采用卡尔曼滤波器通过松组合的方式，对UWB定位解算结果和IMU机械编排解算结果进行融合，并生成融合定位结果；S800，显示融合定位结果，并通过无线通信模块传输至云服务器。2.根据权利要求1所述的基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法，其特征在于：所述UWB基站均部署在隧道的顶部中线上；S200包括：S201，在隧道口部署UWB起点基站；S202，测量隧道内UWB基站与UWB标签的有效测距距离，并根据有效测距距离生成基站间距；所述基站间距小于有效测距距离；S203，根据基站间距，在隧道中部署若干个UWB中间基站；S204，建立二维参考坐标系；以隧道口为参考原点，获取隧道延伸方向，以隧道延伸方向为x轴正方向，隧道口为x轴起点；获取UWB标签的水平高度，以竖直向上方向为y轴正方向，UWB标签的水平高度为y轴起点；S205，根据二维参考坐标系，获取各UWB中间基站相对于UWB起点基站的一维位置数据，并存储至车载数据库。3.根据权利要求2述的基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法，其特征在于：S300中，UWB标签每隔一预设时间发出测距信号，车载计算机生成一相应的排序结果；根据排序结果，筛选两个UWB基站为参考基站，包括：S1，分析排序结果中UWB基站的数量是否小于三个，若是，则执行S2，若否，则执行S3；S2，若排序结果中UWB基站的数量为两个，则将排序结果中的两个UWB基站分别作为第一参考基站和第二参考基站；S3，将排序结果中，与UWB标签的距离最近的一个UWB基站作为第一参考基站，并将剩余UWB基站中，与UWB标签距离最近的两个UWB基站作为备选基站；
S4，判断两备选基站与UWB标签的距离是否相等，若是，则执行S5，若否，则将与UWB标签距离更近的UWB基站作为第二参考基站；S5，分析第一参考基站与UWB标签的距离是否小于距离阈值，若是，则执行S6，若否，则将与UWB标签距离更近的UWB基站作为第二参考基站；S6，获取车载计算机生成的上一个排序结果；分析上一个排序结果与当前的排序结果中，与UWB标签距离最近的三个UWB基站之间的排序是否相同，若是，则将与UWB标签距离更近的UWB基站作为第二参考基站，若否，则将与UWB标签距离更远的UWB基站作为第二参考基站。4.根据权利要求1所述的基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法，其特征在于：S400包括：S401，车载计算机初始化UART，并生成指定端口号和数据传输波特率；S402，读取UART数据，并建立长度为200的双端队列；S403，读取IMU器件输出的惯性数据，并将所述惯性数据存储在双端队列中。5.根据权利要求3所述的基于UWB、IMU的井下胶轮车融合定位方法，其特征在于：S500包括：S501，获取隧道的坡度，分析隧道的坡度是否为0，并生成坡度分析结果；S502，以两个参考基站为圆心，两参考基站与UWB标签的距离为半径，分别绘制两个圆；分析两个圆是否相交，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭子文，邓平，华锋，刘香渝，周继华，赵涛，陈柯，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：