仪器仪表学报

作者：殷壮，张坤，亓玉浩，田胜利，刘治翔

单位：殷壮,山东科技大学电气与自动化工程学院青岛266590,,张坤,山东科技大学电气与自动化工程学院青岛266590,zhangkunliaoning@163.com,亓玉浩,山东能源集团有限公司济南250101,,田胜利,山东天河科技股份有限公司济宁27350,,刘治翔,辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000,

关键词：位姿感知;掘进机;视觉;超宽带;滤波融合

基金：山东省技术创新引导计划（YDZX2024024）、山东省高等学校青创科技支持计划（2023KG304）、山东省重点研发计划（2022CXGC020204）项目资助

针对综掘工作面空间受限、单一传感器难以实现掘进机位姿长周期高精度的监测难题，提出了一种基于异构传感器双重滤波融合的掘进机位姿感知方法。首先，建立了基于改进自适应Canny算子的激光视觉掘进机位姿解算子系统，识别并解析激光落点光斑几何信息，进而获取机身横向偏移、垂直偏移及三轴姿态；其次，构建了基于改进加权Chan?Taylor混合定位方法的超宽带位姿感知子系统，有效弥补传统超宽带定位解算的非视距误差及初值依赖问题，同时建立掘进机机身姿态解算补偿模型以降低环境信号反射对定位精度的影响；在此基础上，构建完整的双重滤波组合位姿融合架构，采用改进自适应扩展卡尔曼滤波算法分别对激光视觉和超宽带定位子系统位姿输出进行一重滤波降噪，再利用自适应加权算法对滤波后的冗余位姿参数进行二次融合滤波，既补偿了超宽带定位的不稳定解算误差，又克服了激光视觉系统因短时丢靶导致的数据丢失问题，实现多源传感器优势互补。最后，基于EBZ200型掘进机等比例缩小样机，搭建了掘进机多源传感器组合位姿感知实验平台并开展评估实验，结果表明，该多源异构传感器滤波融合位姿感知系统机身位置检测误差<13mm，姿态检测误差<0.8°，为综掘流程中掘进机连续精准定位提供了有效技术方案。

来源：2025年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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