管内移动机器人定位技术与定位系统优化研究

摘要

研究了管内移动机器人的管外定位技术,采用甚低频电磁脉冲突破了金属管壁对电磁信号的屏蔽作用,实现了管道内外的信息传达.建立了地下管道环境中甚低频电磁场的分布模型,并分析了环境几何参数、电磁参数及发射频率对管外检测信号强度的影响.将甚低频电磁发射系统简化为磁偶极子模型,基于传感器阵的信号检测及磁场反演计算方法,实现了管道机器人的位置跟踪与准确定位.提出了发射线圈结构的优化设计方法,有效降低了采用磁偶极子磁场替代发射线圈磁场的相对误差.通过现场实验验证了甚低频电磁脉冲的穿透性能和定位技术的有效性.