[发明专利]一种融合轴编码器定位和红外传感器定位的惯性导航系统

权利要求书

1.一种融合轴编码器定位和红外传感器定位的惯性导航系统，其特征在于，包括地面层、线缆轨道层和工作面层，其中：

所述地面层包括监控主机、监控平台、参数化平台、三维监控平台、工作面视频监控平台、第一数据库服务器、第二数据库服务器和视频解码服务器，所述第一数据库服务器与监控平台通讯，所述参数化平台和三维监控平台分别与所述第二数据库服务器通讯，所述工作面视频监控平台和视频解码服务器通讯；所述第一数据库服务器、第二数据库服务器和视频解码服务器分别装设在所述监控主机内；

所述线缆轨道层包括线缆控制器和与其相连的人机交互界面，所述线缆轨道层负责传感数据的传送、存储以及网络通讯；

所述工作面层包括输送机传感子系统、液压支架传感子系统、输送机控制液压阀组、支架控制液压阀组、输送机机载控制器和支架控制器，所述输送机传感子系统通过输送机输入输出模块与所述输送机机载控制器通讯，所述输送机控制液压阀组与所述输送机输入输出模块相连；所述液压支架传感子系统通过支架输入输出模块与所述支架控制器通讯，所述支架控制液压阀组与所述支架输入输出模块相连；

所述输送机传感子系统和液压支架传感子系统共同组成物理传感体系，所述输送机传感子系统包括设置在输送机上的红外线发射器和设置在输送机牵引部的轴编码器，所述液压支架传感子系统包括设置在液压支架上的红外线接收传感器，红外线发射器和红外线接收传感器组成融合接口；

所述监控主机分别与所述线缆控制器、支架控制器和输送机机载控制器通讯。

2.根据权利要求1所述的一种融合轴编码器定位和红外传感器定位的惯性导航系统，其特征在于，所述输送机的机身上安装了感知自身工作状态信息的传感器，所述自身工作状态信息包括输送机运行过程中的运动学参数以及牵引截割负载参数；所述运动学参数包括输送机的运行过程中的加速度、速度和位移；所述牵引截割负载参数包括牵引截割电流和牵引截割电机温度。

3.根据权利要求1所述的一种融合轴编码器定位和红外传感器定位的惯性导航系统，其特征在于，当输送机沿线缆轨道水平运动时，位于输送机上的红外线发射器发射红外信号，在红外信号范围内有多于一架的液压支架上的红外线接收传感器接收到红外信号，将接收到的红外信号最强的液压支架作为输送机正对的液压支架，此时该液压支架的支架控制器将获取的支架号通过总线网络上传至所述监控主机；同时输送机机载控制器通过隧道下的通讯网络将输送机惯性导航算系统和轴编码器的传感数据上传至所述监控主机，所述监控主机将支架号和传感数据进行融合，最终确定输送机的位置。

4.根据权利要求3所述的一种融合轴编码器定位和红外传感器定位的惯性导航系统，其特征在于，确定输送机的位置所必须的传感数据包括机身安装点沿输送机机身坐标系的加速度、机身坐标系绕平台系的转动角速度、输送机牵引部的轴编码器记录的输送机的行走速度和输送机上的红外传感器的信号强度。

5.根据权利要求4所述的一种融合轴编码器定位和红外传感器定位的惯性导航系统，其特征在于，确定输送机的位置时，只选取定位必须的传感数据，剩余的传感数据用来对输送机的运行状态进行监测，不参与定位计算。

6.根据权利要求1所述的一种融合轴编码器定位和红外传感器定位的惯性导航系统，其特征在于，根据牵引力的变化，输送机接受来自输送机机载控制器的命令而改变自身的行走速度以及牵引部的工作位置。

7.根据权利要求1所述的一种融合轴编码器定位和红外传感器定位的惯性导航系统，其特征在于，所述监控主机发出控制命令来调节输送机的运行状态；

根据输送机不同的异常状态确定输送机的异常状态数据点，根据惯性导航系统对输送机异常状态反馈强弱的不同，将输送机的异常状态的级别设置为警报和停机两级；

当输送机出现异常状态时，所述监控主机发出控制命令给输送机机载控制器，所述输送机机载控制器发送相应的命令给所述输送机进行调节。