[发明专利]一种掘进机姿态控制系统及方法

权利要求书

1.一种掘进机姿态控制系统，其特征在于，所述系统包括：激光导向仪、测距仪、基准仪器、下位机、电子激光靶、惯性导航装置、姿态控制器和上位机；

所述激光导向仪、所述测距仪、所述基准仪器和所述下位机位于掘进机的后方位置；所述电子激光靶、所述惯性导航装置、所述姿态控制器和所述上位机位于所述掘进机上；

所述激光导向仪用于发射水平基准激光束；所述测距仪用于测量所述测距仪与所述电子激光靶之间的距离，所述测距仪的输出端与下位机的第一输入端连接；所述基准仪器用于确定掘进机的基准位置坐标，所述基准仪器的输出端与所述下位机的第二输入端连接；所述基准仪器与所述测距仪位于相同位置，所述测距仪用于测量基准点与掘进机基准平台之间的间距；

所述下位机与所述上位机通讯，用于将接收的所述测距仪传输的距离信号和所述基准仪器传输的基准位置信号传输至所述上位机；

所述电子激光靶与所述激光导向仪相对设置；所述电子激光靶的输出端与所述姿态控制器的第一输入端连接；所述惯性导航装置与所述激光导向仪相对设置；所述惯性导航装置的输出端与所述姿态控制器的第二输入端连接；所述上位机连接所述姿态控制器的第三输入端，用于将接收的距离信号和基准位置信号传输至所述姿态控制器；

所述姿态控制器用于根据接收的数据获得所述掘进机的当前位置和姿态信息，以便工作人员对所述掘进机进行操作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：位移传感器；所述位移传感器固定于所述掘进机的液压传动部位，用于测量所述掘进机的悬臂的位移量；所述位移传感器的输出端与所述姿态控制器的第四输入端连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：操作面板，所述操作面板位于所述掘进机上，所述操作面板的信号输出端连接所述姿态控制器的第五输入端。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：显示屏，所述显示屏与所述姿态控制器的输出端连接，用于显示所述掘进机的当前位置和姿态信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下位机与所述上位机之间通过无线通讯方式通讯。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子激光靶用于获取激光的入射角和所述掘进机的仰俯角。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述惯性导航装置用于获取激光的惯性数据，所述惯性数据包括旋转的角速度。

8.一种掘进机姿态控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-5所述的系统，所述方法包括：

获取掘进机的基准位置的坐标；

获取所述掘进机与基准位置之间的距离；

获取激光的入射角和所述掘进机的仰俯角；

获取激光的惯性数据；

根据所述基准位置的坐标、所述掘进机与基准位置之间的距离、所述激光的入射角、所述掘进机的仰俯角和所述激光的惯性数据，通过导航算法获得所述掘进机的当前位置和姿态信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过导航算法获得所述掘进机的当前位置和姿态信息之后，还包括：

获取所述掘进机的当前位置与所述基准位置之间的位移；

根据所述位移对所述掘进机的基准位置进行更新，更新后的基准位置坐标为所述掘进机的当前位置的坐标。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过导航算法获得所述掘进机的当前位置和姿态信息之后，还包括：

获取所述掘进机的操作数据，所述操作数据为工作人员操作所述掘进机的操作面板时产生的操作数据；

将所述操作数据与所述掘进机的当前位置的数据叠加，获得所述掘进机更新后的当前位置信息。