基于UWBMINS的智能滑雪板姿态与轨迹测量系统研究及应用.pdf
2022年冬奥会的成功申办,极大促进了冰雪运动发展,室内模拟滑雪机的出现带动室内滑雪市场进入高速发展.然而,现有模拟滑雪机在使用过程中,发现了诸如运动代入感不够、无法精确跟踪滑行轨迹等不足.超宽带(Ultra-Wideband,UWB)和微惯性导航系统(MicroInertialNavigationSystem,MINS)以其高精度定位,在室内定位中得到了广泛应用.UWB精度高,但容易受非视距(NonLineofSight,NLOS)和多径效应的影响,且MINS系统误差会随时间累积.因此,本文提出一种新的基于UWB和MINS的融合定位方法,实现滑雪板姿态与轨迹测量.本文研究了针对低精度航姿参考系统(AttitudeandHeadingReferenceSystem,AHRS)的简化版捷联式惯导更新算法和基于飞行时间(TimeofFlight,TOF)的UWB三边定位算法.另外,为了减小不可交换误差的影响,采用等效旋转矢量法更新姿态.设计了一套适用于滑雪板的基于序贯算法的UWB/MINS扩展卡尔曼滤波算法(ExtendedKalmanFilter,EKF).最后在模拟滑雪机上进行了滑雪实验,以验证UWB/MINS定位方式的定位精度以及鲁棒性.实验结果表明:单一UWB定位在NLOS环境下个别位置存在较大的野值,而UWB/MINS组合定位方式在UWB信号被间歇性遮挡期间仍然可以有效定位.相关研究已在多套滑雪机中开展示范应用.
作者：管练武 阮金亮 丛晓丹 彭泽波 高延滨
作者单位：哈尔滨工程大学智能科学与工程学院,哈尔滨,中国150001黑龙江省科学院智能制造研究所,哈尔滨,中国150008
母体文献：第十二届中国卫星导航年会论文集
会议名称：第十二届中国卫星导航年会
会议时间：2021年5月26日
会议地点：南昌
主办单位：中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心
语种：chi
分类号：TS9TH
关键词：智能滑雪板 姿态控制 轨迹测量 超宽带技术 微惯性导航系统
在线出版日期：2021年8月24日
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