[发明专利]采煤机煤岩自动识别装置

权利要求书

1.一种采煤机煤岩自动识别装置，包括接收天线（1）和发射天线（10），其特征在于：接收天线（1）与接收衰减模块（2）相连，接收衰减模块（2）与接收混频模块（3）相连，接收混频模块（3）分别与频率可调脉冲发生模块（4）和AD转换模块（5）相连，AD转换模块（5）与FPGA模块（6）相连，FPGA模块（6）分别与ARM模块（12）和DA转换模块（7）相连，ARM模块（12）分别与振动传感器（11）、扭矩传感器（13）和人机交互模块（14）相连，DA转换模块（7）与发射混频模块（8）相连，发射混频模块（8）分别与频率可调脉冲发生模块（4）和输出衰减模块（9）相连，输出衰减模块（9）与发射天线（10）相连。

2.如权利要求1所述的采煤机煤岩自动识别装置，其特征在于，所述FPGA模块（6）采用xilinx公司Virtex-V系列FPGA，FF665 管脚封装，采用XC5VSX50T芯片；所述AD转换模块（5）采用National Semiconductor公司的单通道CMOS型ADC081000芯片；所述DA转换模块（7）采用ADI公司的AD9736转换器；所述ARM模块（12）采用Samsung Exynos 4412芯片，基于ARM Cortex-A9内核，ARMv7指令集。

3.一种基于权利要求1或2所述的采煤机煤岩自动识别装置的煤岩自动识别方法，其特征在于包括如下步骤：

（a）在人机交互模块（14）设定操作参数并保存；

（b）经ARM模块（12）控制FPGA模块（6）并经过DA转换模块（7）和发射混频模块（8）由发射天线（10）向采煤机滚筒前进方向的煤层和/或岩层发射高频射频信号；

（c）通过接收天线（1）和接收衰减模块（2）采集反射的回波信号，并由接收混频模块（3）进行下混频，得到中频信号，由频率可调脉冲发生模块（4）对中频信号进行采样，采样频率不低于1Gsps，所采集数据存储在FPGA模块（6）的存储器内，并将数据传送给ARM模块（12），同时由ARM模块（12）采集震动传感器（11）和扭矩传感器（13）的信号, 再由ARM模块（12）通过小波变换和粒子滤波算法实现数据滤波，消除采煤机震动和回波方向变化产生的干扰，利用小波变换的调焦功能和频率域—时间域双重局部性来压制噪声； 

（d）由ARM模块（12）判断滤波后的数据中的信号突变点，记录下突变点的时间信息，由ARM模块（12）根据高频射频信号在工作物质中的传播速度确定煤层和/或岩层的厚度，并应用卡尔曼滤波技术和粒子滤波技术预测下一个采样点的分界面信息；

(e)ARM模块（12）将工作物质厚度信息经通信口传送给采煤机伺服控制系统，并由采煤机伺服控制系统对摇臂进行位置控制。