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作者：杨艺;孙英杰;常亚军;刘斌斌;王科平;
单位：河南理工大学电气工程与自动化学院;河南理工大学河南煤矿装备智能检测与控制重点实验室;郑州煤矿机械集团股份有限公司;
摘要：在采煤工作面狭长的空间中，超宽带（UWB）基站呈链式分布，通信信号传输的散射、绕射和衰减等扰动和基站间动态坐标融合机制的缺乏均降低了采煤机定位精度。为提高采煤机在工作面UWB基站下的定位精度，提出了一种基于链式基站坐标融合的采煤机定位方法。建立了适应采煤过程中UWB基站位置动态变化的采煤机运动模型，采用无迹卡尔曼滤波（UKF）处理UWB测量偏转角，建立了基于UWB基站空间分布特征的链式基站坐标融合模型，以减少时变扰动的影响，采用梯度下降法对采煤机和液压支架群间的位置误差进行迭代优化，提升绝对坐标系下采煤机定位精度，并利用卡尔曼滤波（KF）对基站坐标数据进行滤波，消除梯度下降造成的误差叠加，实现高精度定位。实验结果表明：在±40°范围内，UWB测量偏转角经UKF处理后误差为±5°；在基站间天线平行、非平行情况下，KF链式基站坐标融合方法的均方误差（MSE）较传统刚性基站坐标融合分别降低了91.3%,95.8%，均方根误差（RMSE）分别降低了70.5%,95.5%；在基站间无遮挡、部分遮挡及全遮挡条件下，KF链式基站坐标融合方法实现了较高的采煤机定位精度和稳定性。
关键词：采煤机定位;超宽带;链式基站坐标融合;动态定位;无迹卡尔曼滤波
基金资助：河南省科技攻关项目（232102210040）
