[发明专利]井下采煤机定位方法

说明书

本发明公开了一种井下采煤机定位方法，所述采煤机包括顶部的防护板(6.1)和底部的行走底座(6.3)，底座(6.3)上安装有机体(6.2)，防护板(6.1)由位于底座(6.3)上的支撑装置(6.4)支撑，机体(6.2)的前端装有前惯导(6.15)，后端装有后惯导(6.14)，底座(6.3)上安装有速度传感器(6.16)；所述前惯导(6.15)、后惯导(6.14)以及速度传感器(6.16)均与中央处理器相连，中央处理器根据前惯导(6.15)、后惯导(6.14)以及速度传感器(6.16)的检测值，进行采煤机位置解算。本发明定位精度高。

技术领域

本发明属于煤炭领域，特别涉及一种井下采煤机定位方法。

背景技术

煤矿井下工作风险性高，且随着煤层开采深度的不断增大，采煤难度与日俱增，井下人员的安全保障难度增加。为了保障矿井安全高效生产，提高煤矿产量，必须实现自动化采煤，为此煤炭工业以智能化、少人化、无人化为发展目标。采煤机作为综采设备“三机”(采煤机、液压支架、刮板输送机)之一，其位姿信息决定了刮板输送机与液压支架的状态，因此监测与确定采煤机在综采工作面的运行位置与姿态，完成记忆截割，是实现综采“三机”自动化运行的重要基础。

常用的采煤机定位方法有齿轮计数法、红外对射法及超声波反射法，但这些方法存在累积误差、无法连续监测等缺点。针对该问题，提出利用多传感器组合定位方式消除误差，并开始使用惯导系统。惯导系统在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰破坏，具有数据更新率高、数据全面、短时定位精度高等优点，但其长时定位存在累计误差，长时定位精度差，单个惯性导航的定位精度不能满足综采工作面自动化的要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种井下采煤机定位方法。

一种井下采煤机定位方法，所述采煤机包括顶部的防护板6.1和底部的行走底座6.3，底座6.3上安装有机体6.2，防护板6.1由位于底座6.3上的支撑装置6.4支撑，机体6.2的前端装有前惯导6.15，后端装有后惯导6.14，底座6.3上安装有速度传感器6.16；所述前惯导6.15、、后惯导6.14以及速度传感器6.16均与中央处理器相连，中央处理器根据前惯导6.15、后惯导6.14以及速度传感器6.16的检测值，进行采煤机位置解算，包括以下步骤：

S10：前惯导6.15和后惯导6.14将其位置坐标输入到中央处理器，中央处理器根据航位推算法计算前、后惯导的位置坐标；

其中下标k-1、k分别表示k-1时刻和k时刻；N,E,U分别为惯导北、东、天方向位置坐标；V为速度传感器6.16输出的速度值；T为采样周期:θ分别为惯导输出的航向角和俯仰角；

S20：根据航位推算法，定位方程可简写为：

其中，状态量X＝[N1 El U1 N2 E2 U2]^T,N1 El U1分别为前惯导6.15北、东、天方向位置坐标，N2、E2、U2分别为后惯导6.14北、东、天方向位置坐标；W为状态噪声；以此定位方程作为扩展卡尔曼滤波器的状态方程；

S30：以两个惯导安装后相对距离为固定值的约束条件推导扩展卡尔曼滤波器量测方程；记固定值为r，其满足如下关系式:

上式可简写为Z_k＝h(X_k)+V_k,其中下标k表示k时刻；量测量Z＝[r]；V为量测噪声；以此方程作为扩展卡尔曼滤波器的量测方程；

S40：扩展卡尔曼滤波器输出为前惯导6.15和后惯导6.14北、东、天的位置坐标，将前惯导6.15的位置坐标作为采煤机的定位结果。