基于差分GPS的變電站巡檢機(jī)器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文研究了基于差分GPS的變電站巡檢機(jī)器人的定位與導(dǎo)航技術(shù)，目的在于為國(guó)家電網(wǎng)公司設(shè)計(jì)一款可以自主定位與導(dǎo)航的巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，降低工作人員的檢測(cè)危險(xiǎn)，并提高巡檢質(zhì)量。
　　在研究的過(guò)程中，本文研究重點(diǎn)主要有巡檢機(jī)器人的自定位、全局電子地圖的構(gòu)建、路徑規(guī)劃方法的選定與導(dǎo)航控制算法的設(shè)計(jì)。
　　首先確定了適合變電站實(shí)際環(huán)境的巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，針對(duì)巡檢機(jī)器人自定位問(wèn)題，采用差分GPS與里程計(jì)的組合定位方式，解決了差分GPS在電站

2、內(nèi)間歇性的無(wú)差分信號(hào)問(wèn)題；并構(gòu)建了基于卡爾曼增量模型的數(shù)據(jù)融合方法，提高了巡檢機(jī)器人實(shí)時(shí)定位信息的穩(wěn)定可靠性。
　　研究了變電站全局電子地圖的構(gòu)建問(wèn)題。基于現(xiàn)有的GPS和全站儀設(shè)備提出三種子地圖融合方法，通過(guò)測(cè)試對(duì)比實(shí)驗(yàn)，確定最優(yōu)融合方法為基于差分GPS與全站儀之間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法。使用全站儀建立變電站各區(qū)域子地圖，應(yīng)用最優(yōu)融合方法完成變電站2.5維全局電子地圖的構(gòu)建。
　　針對(duì)于導(dǎo)航問(wèn)題進(jìn)行了全局路徑規(guī)劃算法的研究。對(duì)建立的2.

3、5維電子地圖進(jìn)行柵格抽象化，分別對(duì)A*算法中不同估計(jì)函數(shù)的選取方式做了研究分析?；诤?jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)巡檢機(jī)器人實(shí)際工作情況建立能量耗費(fèi)最優(yōu)模型，通過(guò)不同環(huán)境模型中的仿真實(shí)驗(yàn)，選定了基于能量耗費(fèi)最優(yōu)模型的A*算法。
　　設(shè)計(jì)了導(dǎo)航控制算法?；谘矙z機(jī)器人當(dāng)前位置相對(duì)于運(yùn)行路徑的位置偏差和航向偏差，建立二者與左右輪速度增量之間關(guān)系。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際測(cè)試實(shí)驗(yàn)確定了最優(yōu)控制量參數(shù)，可以使巡檢機(jī)器人沿著預(yù)定路線無(wú)偏行駛。