基于UWB的智能巡检机器人定位系统研究.pdf

２０２４年５月机床与液压Ｍａｙ２０２４

第５２卷第９期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ５２Ｎｏ９

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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１３８８１２０２４０９００４

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文献引用：常城，舒志兵，陈守林，等．基于ＵＷＢ的智能巡检机器人定位系统研究［Ｊ］．机床与液压，２０２４，５２（９）：２２２９．

Ｃｉｔｅａｓ：ＣＨＡＮＧＣｈｅｎｇ，ＳＨＵＺｈｉｂｉｎｇ，ＣＨＥＮＳｈｏｕｌｉｎ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｒｏｂｏｔｂａｓｅｄｏｎ

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ＵＷＢ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２４，５２（９）：２２２９．

基于ＵＷＢ的智能巡检机器人定位系统研究

常城，舒志兵，陈守林，张之裕

（南京工业大学电气工程与控制科学学院，江苏南京２１１８１６）

摘要：因城市地下管线综合管廊内环境恶劣，巡检距离长，固定式监测设备无法实现全覆盖监控，需要用智能巡检机

器人代替传统管廊巡检方式，但是智能巡检机器人能够稳定、有序地运行，关键问题是实现智能巡检机器人的精准定位，

即获得巡检机器人在管廊内的精确坐标。目前智能巡检机器人所采用的射频、ＷｉＦｉ、惯性里程计等定位技术易受管廊内环

境干扰、累计误差干扰等，定位精度为５～５０ｍ，难以满足管廊智能巡检机器人定位系统１ｍ以内的定位精度要求。为此，

提出一种基于ＵＷＢ的智能巡检机器人定位系统。采用分析ＵＷＢ信号在管廊内的传输特性、构建巡检机器人在管廊内的运

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动模型、通过ＭＡＴＬＡＢ建立巡检机器人定位跟踪仿真实验的手段，设计一种基于ＵＷＢ管廊修正ＳＶ信道模型的巡检机器

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人ＬＳＰＳＯ定位算法、一种基于巡检机器人运动模型的ＥＫＦ跟踪算法，建立了巡检机器人ＬＳＰＳＯ／ＥＫＦ融合定位跟踪模

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型。通过与ＫＦ算法进行ＭＡＴＬＡＢ定位跟踪仿真对比验证，提出的巡检机器人ＬＳＰＳＯ／ＥＫＦ融合定位跟踪模型在管廊复杂

环境下能够有效去除管廊噪声干扰，定位精度相比ＫＦ算法明显提升。

关键词：机器人定位；ＵＷＢ技术；智能巡检；定位跟踪模型

中图分类号：ＴＰ２４２

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＲｏｂｏｔＢａｓｅｄｏｎＵＷＢ

ＣＨＡＮＧＣｈｅｎｇ，ＳＨＵＺｈｉｂｉｎｇ，ＣＨＥＮＳｈｏｕｌｉｎ，ＺＨＡＮＧＺｈｉｙｕ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＮａｎｊｉｎｇＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＮａｎｊｉｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１１８１６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅｔｏｔｈｅｈａｒｓｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅｐｉｐ