基于BDS和IMU的挖掘机铲斗位姿测量方法与试验

摘要：

为提高农田建设中挖掘机施工作业精度和智能化程度,该研究提出了一种基于北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的挖掘机铲斗位姿测量方法.首先,采用IMU测量挖掘机各执行机构的姿态角信息,解算获得挖掘机车体坐标系下铲斗末端的三维坐标,利用双天线BDS和IMU检测车体的位置和姿态建立了挖掘机铲斗末端三维坐标的实时解算模型,并设计了融合双天线BDS和IMU输出高频率高精度位姿的卡尔曼滤波算法.模拟挖掘机实际施工场景进行了静态和动态试验,采用全站仪验证铲斗末端三维坐标解算值.试验结果表明,该方法能准确实时测量挖掘机铲斗末端三维坐标,挖掘机铲斗末端三维坐标解算值与全站仪实测值的运动轨迹变化一致,同一时刻空间两坐标点距离均方根偏差小于30 mm,三个轴向坐标动态测量均方根偏差均在20 mm内,绝对偏差≤30 mm的数据占比不低于95.35％,挖掘机铲斗位姿的准确测量为挖掘机精准施工智能引导提供了基础.

关键词：农业机械、挖掘机、BDS、IMU、坐标转换、位姿测量

所属期刊栏目：38

分类号：TU621;S222.5(建筑施工机械和设备)

资助基金：岭南现代农业科学与技术广东省实验室科研项目;广东省科技计划项目;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：12-19