[发明专利]车体导航定位装置及导航系统和方法

权利要求书

1.一种车体导航定位装置，其特征在于，包含：两个用于全站仪测量的棱镜组，及一个用于确定车体俯仰角和滚动角的双轴倾角仪；每个棱镜组中包含设于车体同一侧的两个棱镜。

2.根据权利要求1所述的车体导航定位装置，其特征在于，每个棱镜及双轴倾角仪分别设置在对应的测量控制点上，每个测量控制点在车体不同水平面上。

3.根据权利要求2所述的车体导航定位装置，其特征在于，安装双轴倾角仪的测量控制点布设在车体前侧中部位置，安装棱镜的测量控制点以棱镜组为一组分别布设在车体左右两侧；每个棱镜组中棱镜的测量控制点一个设置于车体侧面上部，另一个设于车体侧面后部。

4.一种凿岩台车车体导航系统，其特征在于，包含权利要求1～3任一项所述的车体导航定位装置及主控器，主控器依据全站仪及双轴倾角仪测量数据确定车体在隧道中位置和姿态。

5.根据权利要求4所述的凿岩台车车体导航系统，其特征在于，还包含与主控器连接的预警装置，用于对车体倾角大于设定阈值的情形发出报警和/或停机信号。

6.一种凿岩台车车体导航方法，其特征在于，基于权利要求4所述的凿岩台车车体导航系统实现，其实现过程包含如下内容：

以双轴倾角仪为中心建立车体坐标系，对棱镜在车体坐标系下坐标进行标定；

施工过程中，全站仪利用隧道施工标记点进行后方交会设站以纳入隧道坐标系，并对棱镜进行测量以获取棱镜隧道坐标，同时双轴倾角仪获取车体俯仰角及滚动角数据；主控器根据欧拉角描述姿态测量原理，确定车体在隧道中的位置和姿态，完成车体导航工作。

7.根据权利要求6所述的凿岩台车车体导航方法，其特征在于，车体导航中，需要对棱镜车体坐标进行转换，获取其与隧道坐标系方位一致的回转坐标方位，并获取隧道坐标系到车体坐标系的旋转矩阵和平移矢量；将旋转矩阵和平移矢量进行拼接，得到用于车体实时导航工作的隧道坐标系到车体坐标系的位姿矩阵。