[发明专利]基于激光靶向跟踪的掘进机位姿测量系统

权利要求书

1.基于激光靶向跟踪的掘进机位姿测量系统，其特征在于，所述系统包括：

激光跟踪云台，安装在掘进机后方巷道某位置处，用于驱动激光测距模块进行姿态调整；

激光测距模块，安装在激光跟踪云台的承载体上，激光发射器位于云台回转轴和俯仰轴交点，发出的激光照射到激光标靶的靶面上；

激光标靶，安装在掘进机上，其靶面用于接收激光；

双轴倾角仪，安装在激光标靶上，用于测量激光标靶的翻滚角和俯仰角；

处理器模块，用于解算掘进机位姿，并反馈给掘进机的控制单元；

通信模块，用于建立激光跟踪云台和激光标靶之间的信息交互通路,

其中，激光标靶包括由两片垂直安装的半透半反射分光板构成的竖直靶面和横向靶面，激光测距模块向激光标靶上的竖直靶面的目标区域内发射激光，激光经竖直靶面反射到横向靶面并在两片分光板上各形成一个光斑，分光板背部粘贴漫反射膜，用于显示光斑位置，

处理器模块根据光斑在激光标靶上的位置、激光标靶的翻滚角以及激光测距模块的测量距离，确定激光标靶在激光跟踪云台坐标系下的第一位姿；根据第一位姿、结合作为第二位姿的掘进机与激光标靶之间的相对位姿、作为第三位姿的激光跟踪云台在巷道坐标系的位姿，确定掘进机在巷道坐标系的位姿，

其中，激光标靶坐标系的原点在激光跟踪云台坐标系中的坐标为(a₁,b₁,c₁)，激光标靶坐标系在激光跟踪云台坐标系中的姿态角为(α₁,β₁,γ₁)，

其中，

其中，d为激光测距模块的测得值，激光在激光标靶的竖直 靶面上的点坐标为(0,y_A,z_A)，激光在激光标靶的横向靶面上的点坐标为(x_a,y_a,0)，

γ₁是激光标靶坐标系经过方位变换、俯仰变换后激光标靶坐标系的坐标轴Z_B轴与激光跟踪云台坐标系的Z_J轴的夹角。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，激光标靶包括：

处理器模块，采集所述激光测距模块在激光标靶上形成的光斑位置；

通信模块，向激光发射子系统发送指令，控制激光跟踪云台跟踪靶面目标区域；

其中，所述系统还包括布置在激光跟踪云台上的第二通信模块，第二通信模块把第二位姿发送给处理器模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，处理器模块控制激光跟踪云台驱动激光测距模块来跟踪靶面目标区域，使得激光测距模块将激光发射到激光标靶上。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，激光跟踪云台构造包括：

承载体，用于安装激光测距模块；

激光测距模块，发射激光到靶面并测量距离；

两个伺服电机，分别驱动承载体进行偏航和俯仰姿态的改变。

5.一种具有如权利要求1至4中的任意一项所述的测量掘进机位姿的系统的掘进机。