题目：变电站移动机器人的差分GPS/DR组合导航系统研究

变电站设备巡检工作在保证设备安全运行、实现电力系统持续可靠地供电占有极其重要的地位，而传统的巡检工作需要巡检人员每天采集大量的变电站现场数据。由于受巡检人员能力和技术水平的影响，容易出现巡检不到位。但是随着自动化水平的提高和超高压大规模电网的建设，无人值守变电站越来越多，设备自动巡检的需求更加迫切，变电站设备巡检移动机器人便应运而生，而机器人的导航与定位系统是其完成巡检工作的关键。基于目前国内的情况来看，设备巡检机器人的导航定位系统还处于应用的初级阶段，其实用化还需进一步提高，因此，本文在针对机器人导航定位方法作了大量调研的基础上，提出一种基于差分GPS与DR（Dead Reckoning）组合方式来实现移动机器人导航定位的功能。GSP/DR组合导航系统中的差分GPS定位方式可以提供机器人厘米级的定位精度，适合于小范围定位，特别适合于本文研究的变电站移动机器人的高精度定位。但是，差分GPS信号容易受外界环境影响造成接收机“失锁”，因此单纯依靠GPS导航不能给机器人系统提供连续稳定的导航定位，还必须在GPS盲区时给巡检机器人提供高精度的自主导航定位功能，本文采用DR航位推算方法，选择光纤陀螺、里程仪、加速度计组成DR系统。DR系统与差分GPS组成GPS/DR组合导航系统，实现比单独使用其中任何一种方法都要高的定位精度和可靠性。为了具体实现移动机器人组合导航系统功能，本文完成了组合导航系统硬件电路设计，搭建了相应的系统和实现了初步的导航算法；为了提高系统导航定位精度，对DR系统中的惯性器件进行了标定测试并补偿；为了减小光纤陀螺对系统性能的影响，分析了应用小波变换对光纤陀螺输出信号进行处理并起到了较好的效果；导航算法是实现GPS/DR组合导航定位的关键，本文设计并实现了切换式组合导航软件算法，并利用履带式移动机器人进行了现场试验，验证了导航算法的可行性，试验结果表明该系统能初步满足移动机器人的导航定位功能，此外，本文还对机器人的卡尔曼滤波组合导航算法进行了仿真设计，结果表明可实现比切换式导航算法更高的定位精度，为进一步提高导航定位精度奠定了基础。