Resumen

La alineación inicial es uno de los problemas difíciles del sistema de navegación inercial basado en los sistemas microelectromecánicos (MEMS-SINS) aplicado a la navegación de la cabeza de carretera tipo pluma bajo una mina de carbón. Para superar el complejo entorno de la mina de carbón subterránea y el gran ruido del giroscopio MEMS, se desarrolló el sistema de percepción de puntos láser (LSPS) para proporcionar la información de rumbo de la cabeza de carretera y ayudar a la alineación inicial del MEMS-SINS. Durante el proceso de alineación inicial, se deriva la ecuación diferencial del error de rumbo, se amplía el error de rumbo como variable de estado y se construye un modelo de alineación inicial no lineal asistido por el error de rumbo. Para hacer frente a las estadísticas de ruido variables en el tiempo de MEMS-SINS en el frente de trabajo de la calzada de la mina de carbón, se propone un algoritmo simplificado de Filtro de Kalman no acentuado de seguimiento fuerte (SST-UKF) combinando la tecnología de igualación de covarianza con UKF. En el cálculo de la covarianza de predicción de la medida y de la covarianza cruzada, se introduce el factor de desvanecimiento, respectivamente, para evitar la contradicción entre los residuales antes y después de la introducción; de acuerdo con las características de la ecuación de observación al ser una ecuación lineal, se demuestra que el cambio de matriz de covarianza de predicción de estado no afecta a la medida de observación y utiliza la transformada no acentuada (UT) sólo una vez en la estimación de estado y la predicción de varianza; así, se reduce la carga computacional del algoritmo y se mejora el rendimiento en tiempo real. Los resultados de la simulación y del experimento a bordo muestran que el esquema propuesto puede lograr la alineación horizontal en 40 s y la convergencia del ángulo de desalineación acimutal a 0,9° en 450 s, lo que satisface plenamente los requisitos de la alineación inicial MEMS-SINS para la cabeza tractora de minas de carbón subterráneas.

• Materias:Matemáticas Análisis Matemático Álgebra Ingeniería Matemática aplicada Lógica matemática
• Subjects:mathematics Mathematical Analysis Algebra Engineering Applied Mathematics Mathematical logic
• Palabras claves:alineación inicial, pecados, error, ángulo de desalineación acimutal de convergencia, sistema de percepción de puntos láser, modelo de alineación inicial no lineal, filtro de kalman no perfeccionado de seguimiento fuerte simplificado, cambio de matriz de covarianza de predicción de estado, sistema de navegación inercial con correa, calzada de mina de carbón
• Keywords:initial alignment, sins, error, convergence azimuth misalignment angle, laser spot perception system, nonlinear initial alignment model, simplified strong tracking unscented kalman filter, state prediction covariance matrix change, strapdown inertial navigation system, coal mine roadway