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变电站巡检机器人嵌入式导航系统研究
资料介绍
随着电力系统自动化的不断发展，作为电网中负责转换电压、汇聚电流和分配电能等功能的重要结点，变电站不断向少人化和无人化的方向发展，使用机器人巡检替代人工巡检经验证是较好的解决方案之一，机器人巡检的好处在于:可以克服人工巡检因技术经验和工作态度等的不同而导致的检测结果的差异;并且可以在规定的时间内进行标准化巡检和记录。其中，导航和定位系统的实现是后期巡检工作顺利完成的基础和保障。
巡检机器人导航控制系统的硬件组成有:工控机、全球定位系统接收机、接收天线、捷联式惯性导航器件、超高频电子标签阅读器、ARM单片机信息处理模块、控制电路板及电源供电模块等。软件系统的实现主要在单片机和工控机中完成，包括信息的采集与处理，以及和外部计算机之间的通信，其中工控机上所安装的系统为Linux操作系统。在使用惯性系统解算姿态、速度和位置的过程中，选用双子样算法，并设计实验分析圆锥误差、旋转误差和划桨误差对惯性导航系统位置解算结果的影响，通过对误差进行补偿，可提高导航和定位精度。另外，完成对PCB控制电路板的设计，实现对多传感器信息的处理，并设计实验进行测试。
通过建立姿态、速度和位置的误差模型，设计和使用Kalman滤波算法和扩展Kalman滤波算法对导航数据进行融合，并利用电子射频标签辅助定位，以提高导航系统的精度和抗干扰能力。另外，在陀螺仪初始化环节增加精对准过程，设计相应的Kalman滤波器对粗对准过程计算得到的姿态角进行修正，进一步提高对准精度。通过设计相关的实验对上述算法的有效性和准确性进行测试，取得了预期的效果。
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