[发明专利]一种基于多传感器信息融合的连续采煤机导航与定位系统

说明书

本发明公开了一种基于多传感器信息融合的连续采煤机导航与定位系统。连续采煤机截割作业时并非一次成巷，需要进行横向移动调整来保证截割断面达到巷道的宽度要求，针对横向移动带来的截割断面的平直性较差的问题，本发明提出了以双激光发射器、单激光接收器的激光定向导航指引为主，以超声波传感器、倾角传感器及光电式里程计的实时位姿解算、偏移量测量、行驶里程统计及反馈调节机制为辅的连续采煤机导航与定位系统。多传感器的信息融合集中输出的信号通过与连续采煤机的主系统建立通讯联接从而实现连续采煤机的智能导航与定向控制，最终可实现成巷精度为±10cm/50m，保证成巷的平直性。

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，特别涉及一种基于多传感器信息融合的连续采煤机导航与定位系统。

背景技术

连续采煤机主要应用于房柱式采煤、回收边角煤、以及长壁开采的煤矿快速掘进，在其工作的过程中滚筒长度相对较小，所以连续采煤机并非一次成巷。当掘进巷道宽度大于滚筒的长度时，需要连续采煤机在巷道内进行横向移动，从而才能实现全断面的截割，连续采煤机的横向移动时会出现一定程度的偏转，连续采煤机在这种情况下进行工作会导致断面成形的平直性较差，机身偏离正确的航向，严重影响着成巷质量与煤矿开采工作的效率，达不到理想的成巷效果。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于多传感器信息融合的连续采煤机导航与定位系统。其主要包括提出了以双激光发射器、单激光接收器的激光定向指引为主，以超声波传感器、倾角传感器的位姿解算、偏移量测量及反馈调节机制为辅的连续采煤机导航与定位系统。激光接收器接收固定安装于巷道侧帮区域的激光发射器发射的激光，连续采煤机在激光的指引下进行定向截割工作。置于连续采煤机的超声波测距传感器、倾角传感器、光电式里程计实时检测连续采煤机的偏移量、偏转角α及俯仰角β，并且对行驶里程进行统计。通过系统内置算法解算出连续采煤机的位姿。多传感器的信息融合输出反馈调节信号通过与连续采煤机的主系统建立通讯联接对连续采煤机进行智能导航与定向调整控制。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于多传感器信息融合的连续采煤机导航与定位系统，包括双激光发射器、单激光接收器的激光定向指引部分与超声波测距传感器、倾角传感器、光电式里程计组成的偏移量、姿态角测量、行驶里程统计的实时检测部分。

所述双激光发射器为两个独立的激光发射器，分别固定放置于巷道内距离巷道两侧帮一定距离Xmm范围区域的位置。

 进一步的，连续采煤机距离任意一侧侧帮的距离在Ymm 的区域范围内时，处于该侧区域的激光发射器朝向连续采煤机工作截割巷道的标准方向发射激光，对连续采煤机进行定向导航。

所述单激光接收器装入箱体内并连同箱体固定安装于连续采煤机后侧机架上侧的中间位置，接收来自激光发射器发射的激光，单激光接收器的激光横向接收范围200mm，激光接收器在所接收激光的范围内对连续采煤机进行导航与定向指引。

所述超声波测距传感器有八个，分别布置于连续采煤机的两侧，每侧布置有四个，成矩形形式布置于连续采煤机的侧端。

进一步的，各个超声波测距传感器分别对传感器所在位置点到巷道侧帮的距离进行测量，对连续采煤机的偏移量进行实时检测。

更进一步的，各个超声波传感器测距传感器测量得到的数据使用系统内置的算法对连续采煤机的横滚、偏转姿态角进行解算，解算算法的求解过程如下：