超声波定位变压器巡逻机器人基于波形变换和窄带光束成形

科学领域:

• 机器人和自动化机器人与自动化
• 信号处理 信号处理
• 电气工程 电气工程

背景情况:

• 电力变压器由于其尺寸和金属外,对机器人来说存在重大本地化挑战.
• 精确的机器人定位对于有效检查和维护关键基础设施至关重要.

研究的目的:

• 为变压器巡逻机器人开发一个强大的3D空间定位方法.
• 为应对变压器环境中超声波信号中的噪声干扰所带来的挑战.

主要方法:

• 使用九元超声波阵列进行空间定位.
• 用于适应信号消噪的波段分解.
• 应用了一种改进的半软值功能,用于信号重建.
• 实施了改进的加权波器光束成形 (WFB) 算法来确定位置.

主要成果:

• 与传统方法相比,改进的半软值功能显著提高了信号噪声比 (SNR) 和正常化相关系数 (NCC),同时减少了根平均平方误差 (RMSE).
• 改进的WFB算法在变压器测试盒中实现了3.47%的最大相对定位误差和2.6厘米内的绝对误差.
• 拒绝表现显示了显著的改善,SNR增加了高达60.55%,RMSE下降了高达58.77%.

结论:

• 拟议的WD-WFB方法为变压器巡逻机器人提供了卓越的排噪和定位精度.
• 该技术有效地克服噪声干扰,使机器人能够在具有挑战性的工业环境中可靠地定位.
• 取得的精度符合变压器检查的实际工程应用要求.