| 摘要 | 第4-6页 |
| abstract | 第6-8页 |
| 1 绪论 | 第13-29页 |
| 1.1 课题背景 | 第13-16页 |
| 1.2 文献综述 | 第16-24页 |
| 1.2.1 国外定向掘进技术综述 | 第16-18页 |
| 1.2.2 国内定向掘进技术综述 | 第18-20页 |
| 1.2.3 UWB定位技术综述 | 第20-22页 |
| 1.2.4 小结 | 第22-24页 |
| 1.3 问题的提出 | 第24-25页 |
| 1.4 研究目的与研究意义 | 第25-26页 |
| 1.5 研究内容与技术路线 | 第26-27页 |
| 1.5.1 研究内容 | 第26-27页 |
| 1.5.2 技术路线 | 第27页 |
| 1.6 本章小结 | 第27-29页 |
| 2 悬臂式掘进机工况条件及UWB测距方法 | 第29-39页 |
| 2.1 悬臂式掘进机工况条件及位姿参数分析 | 第29-33页 |
| 2.1.1 悬臂式掘进机工况条件 | 第29-30页 |
| 2.1.2 悬臂式掘进机位姿参数 | 第30-32页 |
| 2.1.3 悬臂式掘进机定位原理 | 第32-33页 |
| 2.2 UWB信号特点及UWB测距方法 | 第33-38页 |
| 2.2.1 UWB信号特性 | 第33-35页 |
| 2.2.2 TW-TOF测距法 | 第35-36页 |
| 2.2.3 UWB定位模型 | 第36-38页 |
| 2.3 本章小结 | 第38-39页 |
| 3 基于UWB测距的悬臂式掘进机位姿检测系统 | 第39-51页 |
| 3.1 面向掘进机的UWB位姿检测系统 | 第39-42页 |
| 3.1.1 UPDS系统结构 | 第39-40页 |
| 3.1.2 机身节点三维坐标定位 | 第40-41页 |
| 3.1.3 悬臂式掘进机机身姿态角解算 | 第41-42页 |
| 3.1.4 定位基站机器人自主标定 | 第42页 |
| 3.2 掘进机姿态角参数解算模型 | 第42-44页 |
| 3.2.1 航向角解算模型 | 第42-43页 |
| 3.2.2 俯仰角解算模型 | 第43页 |
| 3.2.3 横滚角解算模型 | 第43-44页 |
| 3.3 面向掘进机的基站群自主标定方法 | 第44-50页 |
| 3.3.1 定位基站机器人结构 | 第44-48页 |
| 3.3.2 基于定位基站机器人群的UPDS自主标定策略 | 第48-50页 |
| 3.4 本章小结 | 第50-51页 |
| 4 面向掘进机的UWB位姿检测系统定位解算方法 | 第51-67页 |
| 4.1 基于TOA定位模型的UPDS定位算法推导 | 第51-56页 |
| 4.1.1 基于TOA定位模型的Caffery定位法 | 第52-53页 |
| 4.1.2 基于TOA定位模型的Taylor级数展开定位法 | 第53-54页 |
| 4.1.3 TOA定位模型误差分析 | 第54-56页 |
| 4.2 基于TDOA定位模型的UPDS定位算法推导 | 第56-62页 |
| 4.2.1 基于TDOA定位模型的线交叉间接定位法 | 第57页 |
| 4.2.2 基于TDOA定位模型的Taylor级数展开定位法 | 第57-58页 |
| 4.2.3 基于TDOA定位模型的Chan定位法 | 第58-61页 |
| 4.2.4 TDOA模型误差分析 | 第61-62页 |
| 4.3 基于TSOA定位模型的UPDS定位算法推导 | 第62-66页 |
| 4.3.1 基于TSOA定位模型的线交叉间接定位法 | 第62-63页 |
| 4.3.2 基于TSOA定位模型的Taylor级数展开定位法 | 第63-64页 |
| 4.3.3 基于TSOA定位模型的Chan定位法 | 第64-65页 |
| 4.3.4 TSOA模型误差分析 | 第65-66页 |
| 4.4 本章小结 | 第66-67页 |
| 5 UWB测距精度实验及UPDS定位算法精度分析 | 第67-119页 |
| 5.1 狭长封闭巷道中的UWB测距实验 | 第67-84页 |
| 5.1.1 UWB模块P440嵌入式软件 | 第68-71页 |
| 5.1.2 P440模块硬件 | 第71-76页 |
| 5.1.3 UWB测距精度验证实验 | 第76-83页 |
| 5.1.4 小结 | 第83-84页 |
| 5.2 基站几何布局对系统精度影响分析 | 第84-88页 |
| 5.2.1 基站分布间距对定位精度影响 | 第84-85页 |
| 5.2.2 基站分布角度对定位精度影响 | 第85-86页 |
| 5.2.3 机身定位点间距对姿态解算精度影响 | 第86-87页 |
| 5.2.4 小结 | 第87-88页 |
| 5.3 基于UPDS的定位算法精度仿真分析 | 第88-116页 |
| 5.3.1 基于TOA定位模型的算法精度仿真分析 | 第88-96页 |
| 5.3.2 基于TDOA定位模型的算法精度仿真分析 | 第96-106页 |
| 5.3.3 基于TSOA定位模型的算法精度仿真分析 | 第106-115页 |
| 5.3.4 小结 | 第115-116页 |
| 5.4 本章小结 | 第116-119页 |
| 6 巷道定位误差场及UPDS现场实验 | 第119-135页 |
| 6.1 面向狭长封闭巷道的定位误差分布场 | 第119-123页 |
| 6.1.1 X-Y巷道断面误差场分析 | 第119-122页 |
| 6.1.2 X-Z巷道断面误差场分析 | 第122-123页 |
| 6.2 UPDS位姿检测现场实验 | 第123-134页 |
| 6.2.1 UPDS现场实验方法及准备工作 | 第125-127页 |
| 6.2.2 UPDS现场实验数据分析 | 第127-134页 |
| 6.3 本章小结 | 第134-135页 |
| 7 结论与展望 | 第135-139页 |
| 7.1 结论 | 第135-137页 |
| 7.2 课题创新点 | 第137-138页 |
| 7.3 展望 | 第138-139页 |
| 参考文献 | 第139-145页 |
| 致谢 | 第145-147页 |
| 作者简介 | 第147页 |
| 在学期间发表的学术论文 | 第147-148页 |
| 在学期间已授权的发明专利 | 第148页 |
| 在学期间参与编写的著作 | 第148页 |
| 在学期间参加的科研项目 | 第148-149页 |
| 在学期间主要获奖 | 第149页 |
