轨道交通基础设施巡检机器人进行病害巡检作业时,应满足精确定位需求。这里采用基于时间到达(Time of Arrive,TOA)的超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位方法,提出了一种基于轨道约束的级联定位算法,通过最小二乘法获得机器人估计位置并作...轨道交通基础设施巡检机器人进行病害巡检作业时,应满足精确定位需求。这里采用基于时间到达(Time of Arrive,TOA)的超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位方法,提出了一种基于轨道约束的级联定位算法,通过最小二乘法获得机器人估计位置并作为初始值,用轨道约束条件对定位误差进行Taylor展开,迭代求解出精确位置。仿真分析显示,应用基于轨道约束的UWB定位算法,巡检机器人在视距环境下定位精度可达10cm。通过地铁轨道区间的典型应用场景验证,巡检机器人定点及连续运动的定位精度优于20cm,可面向轨道交通巡检机器人的定位工程应用。展开更多
The experimental study of ultra-wideband (UWB) technology, its generation and on-line measurement are presented. An experimental repetitive UWB system is designed, manufactured, and tested. High-pressure spark gap swi...The experimental study of ultra-wideband (UWB) technology, its generation and on-line measurement are presented. An experimental repetitive UWB system is designed, manufactured, and tested. High-pressure spark gap switch and its components, as well as oil spark gap switch are studied experimentally on the system. Experimental results indicate that the system operates at a 200 pps repetitive rate with a stable performance. 100 MW peak power UWB pulses are obtained on the system. Fast-time response capacitive divider is designed and fabricated, allowing for an accurate measurement of the high power UWB signal. The main issues related to the design of the switch and the UWB signal online measurement are discussed.展开更多
针对煤矿井下人机协同作业中的安全防护需求,设计了一种基于超宽带(UWB)技术的电子围栏系统,构建了一个包含定位、通信、控制“三位一体”的主动防护体系。系统通过UWB技术实现了厘米级的高精度定位,并结合多基站同步定位的飞行时间差(T...针对煤矿井下人机协同作业中的安全防护需求,设计了一种基于超宽带(UWB)技术的电子围栏系统,构建了一个包含定位、通信、控制“三位一体”的主动防护体系。系统通过UWB技术实现了厘米级的高精度定位,并结合多基站同步定位的飞行时间差(Time of Flight,TOF)测距优化算法,突破了传统定位技术中单基站的局限,成功实现了标签在复杂井下环境中通过多个定位设备之间的无缝协同定位。系统构建了一种RS485/UWB异构数据传输架构,通过RS485总线实现远距离稳定通信,结合UWB无线技术形成冗余传输通道,确保危险区域预警/停机数据能够在井下复杂、恶劣环境下可靠传输。硬件方面,设计了一种具备多模态数据融合能力的智能读卡器装置,能够集成UWB测距数据、AI视频识别装置数据、近场感应终端数据,通过场景状态评估算法实现对人员定位卡、声光报警器、断电保护装置的分级联动控制。试验验证表明,系统响应时间低于2 s,能够在人员接近危险区域时迅速发出报警信号并实现设备的断电保护;双向报警机制的成功率达到了99.3%,有效保证了当人员接近危险区域时,同时向作业人员和设备操作端发出警报;系统的误报率被控制在0.2%以内,避免了因错误检测导致的设备误断电,确保了安全性和稳定性。此外,系统数据的无线上传成功率高达99.1%,为井下复杂环境中的预警/停机数据提供了稳定的冗余传输通道。展开更多
文摘轨道交通基础设施巡检机器人进行病害巡检作业时,应满足精确定位需求。这里采用基于时间到达(Time of Arrive,TOA)的超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位方法,提出了一种基于轨道约束的级联定位算法,通过最小二乘法获得机器人估计位置并作为初始值,用轨道约束条件对定位误差进行Taylor展开,迭代求解出精确位置。仿真分析显示,应用基于轨道约束的UWB定位算法,巡检机器人在视距环境下定位精度可达10cm。通过地铁轨道区间的典型应用场景验证,巡检机器人定点及连续运动的定位精度优于20cm,可面向轨道交通巡检机器人的定位工程应用。
文摘The experimental study of ultra-wideband (UWB) technology, its generation and on-line measurement are presented. An experimental repetitive UWB system is designed, manufactured, and tested. High-pressure spark gap switch and its components, as well as oil spark gap switch are studied experimentally on the system. Experimental results indicate that the system operates at a 200 pps repetitive rate with a stable performance. 100 MW peak power UWB pulses are obtained on the system. Fast-time response capacitive divider is designed and fabricated, allowing for an accurate measurement of the high power UWB signal. The main issues related to the design of the switch and the UWB signal online measurement are discussed.
文摘针对煤矿井下人机协同作业中的安全防护需求,设计了一种基于超宽带(UWB)技术的电子围栏系统,构建了一个包含定位、通信、控制“三位一体”的主动防护体系。系统通过UWB技术实现了厘米级的高精度定位,并结合多基站同步定位的飞行时间差(Time of Flight,TOF)测距优化算法,突破了传统定位技术中单基站的局限,成功实现了标签在复杂井下环境中通过多个定位设备之间的无缝协同定位。系统构建了一种RS485/UWB异构数据传输架构,通过RS485总线实现远距离稳定通信,结合UWB无线技术形成冗余传输通道,确保危险区域预警/停机数据能够在井下复杂、恶劣环境下可靠传输。硬件方面,设计了一种具备多模态数据融合能力的智能读卡器装置,能够集成UWB测距数据、AI视频识别装置数据、近场感应终端数据,通过场景状态评估算法实现对人员定位卡、声光报警器、断电保护装置的分级联动控制。试验验证表明,系统响应时间低于2 s,能够在人员接近危险区域时迅速发出报警信号并实现设备的断电保护;双向报警机制的成功率达到了99.3%,有效保证了当人员接近危险区域时,同时向作业人员和设备操作端发出警报;系统的误报率被控制在0.2%以内,避免了因错误检测导致的设备误断电,确保了安全性和稳定性。此外,系统数据的无线上传成功率高达99.1%,为井下复杂环境中的预警/停机数据提供了稳定的冗余传输通道。
