[发明专利]采煤机惯性导航定位误差校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采煤机定位误差校准的方法，特别是一种采煤机惯性导航定位误差校准装置及方法。

背景技术

惯导系统以其可以提供导航信息的全面性和自主性，使其在生产作业环境非常恶劣的矿井中采煤机定位上的应用成为可能。由于现阶段采煤机定位使用的定位装置是以捷联惯导系统与里程计结合的组合导航方法为基础，航位推算法为解算算法。其中捷联惯导系统的安装偏差和寻北偏差对采煤机的定位精度影响巨大。没有经过安装偏差和寻北偏差补偿的定位系统，在煤矿现场使用不佳，精度比较差，故安装偏差和寻北偏差的补偿对于提高采煤机定位精度有着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种采煤机惯性导航定位误差校准装置及方法，该装置及方法能够计算安装偏差和寻北偏差，提高采煤机的定位精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括：误差校准装置和误解差校准方法；

采煤机惯性导航定位误差校准装置包括：采煤机机身(1)、基于惯导系统的定位装置(2)、GPS-RTK(RealTimeKinematic)基准站(3)和GPS-RTK移动站(4)；其中，基于惯导系统的定位装置(2)以及GPS-RTK移动站(4)固连在采煤机机身(1)上，GPS-RTK基准站(3)布置在测试场地的任意位置。

误差校准方法：GPS-RTK移动站(4)同时接收GPS卫星信号与基准站传输的数据，通过载波相位差分技术得到采煤机机身(1)对地实时绝对高精度坐标值，以此绝对高精度坐标值作为校准基准；通过GPS-RTK移动站测量的高精度起终点坐标值和定位装置测量的起终点坐标值，建立安装偏差和寻北偏差的分离校准计算算法，通过采煤机地面事先直线跑车标定实验，计算安装偏差和寻北偏差；将误差补偿后，再应用航位推算法实现定位精度的提高。

误差校准方法具体步骤如下：

1、将采煤机运动起点作为原点，有坐标系ONE表示东北天坐标系的东北方向，所述的东北天坐标系为导航参考坐标系，N系，坐标系ON′E′表示基于惯导系统的定位装置测量的坐标系的东北方向，即为N′系，所述的N′系为计算导航参考坐标系；

2、进行采煤机机身地面直线跑车标定实验，GPS-RTK移动站测量高精度起终点坐标值作为基准，同时基于惯导系统的定位装置测量起终点的坐标值，GPS-RTK移动站测得的坐标值是导航参考坐标系下的(E_b,N_b)，基于惯导系统的定位装置测得的坐标值是计算导航参考坐标系下的(E′_IMU,N′_IMU)，计算导航参考坐标系与导航参考坐标系的北向的夹角β就是寻北偏差角；

3、将基于惯导系统的定位装置测得的坐标值转换至导航参考坐标系下，转换公式如下：