[发明专利]一种基于阵列式惯性单元的采煤机定位方法

说明书

一种基于阵列式惯性单元的采煤机定位方法，包括步骤：在采煤机的箱体上方将四个惯性单元布置成阵列式结构；将惯性传感器采集的角速度、加速度信息传送到控制器中进行去噪、融合解算、误差修正，将修正后的数据发送到PC上位机进行定位显示。本发明的一种基于阵列式惯性单元的采煤机定位方法，利用四个惯性单元构成阵列式结构，消除了环境因素对惯性单元产生的时变漂移；通过对传感器数据进行基于果蝇算法的小波去噪，降低了累积误差，提高了定位精度；通过无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行误差修正，进一步提高了定位精确度。

技术领域

本发明涉及阵列式惯性导航技术，尤其涉及一种基于阵列式惯性单元的采煤机定位方法。

背景技术

果蝇优化算法(FruitFlyOptimizationAlgorithm,FOA)在2011年由Wen-TsaoPan提出的有一种新型的群体智能优化算法，是一种基于果蝇觅食行为推演出寻求全局优化的新方法。近年来，小波理论得到了非常迅速的发展，而且由于其具备良好的时频特性，因而实际应用也非常广泛。在去噪领域中，小波理论也同样受到了许多学者的重视，应用小波进行去噪并获得了非常好的效果。

采煤机智能控制是实现综采智能化的关键，为了实现采煤机智能控制，首先需要解决采煤机的定位问题。现有的利用红外、超声波及齿轮技术等采煤机定位方法不能测采煤机航向。利用惯性导航技术能够实现采煤机的轨迹监测。但是现有的惯导系统误差分析不够全面，随着时间的增长，累积误差增大，难以满足采煤机定位要求，现有的误差消除方法不够直观有效，不能满足采煤机定位准确性要求。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于阵列式惯性单元的采煤机定位方法，以提高采煤机定位的精确性。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于阵列式惯性单元的采煤机定位方法，包括步骤：

S1：在采煤机的箱体上方将惯性单元布置成阵列式结构组成惯性传感器，所述惯性传感器由四个惯性单元组成，四个惯性单元等间距分布在同一个圆周上；

S2：将惯性传感器采集的角速度、加速度信息传送到控制器中进行去噪、融合解算、误差修正；

S3：将步骤S2获得的数据发送到PC上位机进行定位显示；

所述步骤S2中的融合解算还包括：以东北天方向为正，构建角速度输出矩阵：

其中，ω_xt、ω_yt、ω_zt分别代表三个方向的真实角速度，ω_xr1、ω_xr2、ω_xr3、ω_xr4分别表示第一至第四个惯性单元x方向的随机漂移，ω_yr1、ω_yr2、ω_yr3、ω_yr4分别表示第一至第四个惯性单元y方向的随机漂移，ω_zr1、ω_zr2、ω_zr3、ω_zr4分别表示第一至第四个惯性单元z方向的随机漂移；

和加速度融合方程：