[发明专利]井下巷道环境中无轨车辆的航向角快速获取方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及矿业工程，具体涉及一种井下巷道环境中无轨车辆的航向角快速获取方法及装置。

背景技术

近年来，随着矿产资源的大量消耗，地表和浅层矿产资源开发面临的形势日益严峻，现有矿产资源逐渐全面转入地下开采，并向深部和难开采资源延伸，随着井下的工作环境越来越恶劣，同时还有不确定的冒顶等危险因素，不可避免的给从事采矿运输装备工作的人员带来了一定的安全和风险，大力发展无人化无轨运输车辆或远程遥控运输车辆已经成为未来井下开采技术的发展趋势，而基于远程遥控技术的相关技术，由于井下数据的传输容易受到干扰，可靠性下降，另一方面遥控系统需要大量的视频设备相配合，增加了系统的成本和复杂程度。因此，大力发展自主式无人操纵运输车辆已经成为井下无轨车辆技术的发展趋势。

在井下自主式无人操纵车辆的相关技术研究开发中，车辆的自身航向角的正确获取是车辆实现自主行驶的基础。而在现有的井下航向角的获取技术中，惯性单元依靠车载系统敏感三轴转向加速率，经过时间积分换算得到角转速，再积分得到转过的角度，在实际应用中，由于每次积分都采用上一周期的数值，故存在误差累积问题，需要对误差进行清零。其他如磁性传感器在地下金属矿中容易受到磁干扰，无法正常使用，而且其车辆的航向角获取过程较为复杂，处理速度很慢。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种井下巷道环境中无轨车辆的航向角快速获取方法及装置，可以实现井下巷道工作环境下，无轨车辆的航向角自主获取，特别适用于无人驾驶的自主运行车辆。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种井下巷道环境中无轨车辆的航向角快速获取方法，其特征在于，该方法包括：

在无轨车辆自身坐标系下，测量若干个不同角度方向上周围巷道壁上的点与坐标原点之间的对应的若干个距离；

根据测量结果计算该无轨车辆的航向角。

优选地，所述测量包括按激光扫描测距的方式进行所述测量。

优选地，所述测量只在无轨车辆自身坐标系下的一个预定水平面上进行。

优选地，在所述根据测量结果计算该无轨车辆的航向角步骤之前，进一步包括对测量结果进行降噪滤波。

优选地，所述根据测量结果计算该无轨车辆的航向角包括：

根据几何性质从所述若干个不同角度方向和对应的所述若干个距离中任意选取两组或三组计算出一个相对应的航向角数据；

对不同选取方式计算得到的所述航向角数据进行平均值计算，将计算结果作为该无轨车辆相对于所述周围巷道壁的航向角。

一种井下巷道环境中无轨车辆的航向角快速获取装置，其特征在于，该装置包括：

距离检测模块，用于在无轨车辆自身坐标系下，测量若干个不同角度方向上周围巷道壁上的点与坐标原点之间的对应的若干个距离；

航向角计算模块，用于根据测量结果计算该无轨车辆的航向角。

优选地，所述距离检测模块包括激光测距扫描器，用于按激光扫描测距的方式进行所述测量。

优选地，所述距离检测模块包括水平距离检测模块，用于在无轨车辆自身坐标系下的一个预定水平面上进行所述测量。

优选地，所述装置在所述距离检测模块与所述航向角计算模块之间进一步包括滤波模块，用于对测量结果进行降噪滤波。

优选地，所述航向角计算模块包括：

采样计算模块，用于根据几何性质从所述若干个不同角度方向和对应的所述若干个距离中任意选取两组或三组计算出一个相对应的航向角数据；

统计计算模块，用于对不同选取方式计算得到的所述航向角数据进行平均值计算，将计算结果作为该无轨车辆相对于所述周围巷道壁的航向角。

（三）有益效果

本发明至少具有如下的有益效果：