[发明专利]一种定位导航系统

权利要求书

1.一种用于采煤的定位导航系统，其特征在于，包括：

定位系统，所述定位系统与导航系统和自动运动系统连接，所述定位系统实时监测定位采煤机的位置；

导航系统，所述导航系统与所述工况监视系统、所述定位系统和所述自动运动系统连接，所述导航系统在指导采煤机运动的同时还实时预测采煤机未来一段时间的工作状况；

工况监视系统，所述工况监视系统实时监控采煤机的工作状况，所述工况监视系统与所述自动运行系统和所述导航系统连接；

自动运动系统，所述自动运行系统与所述定位系统、所述导航系统和所述工况监视系统连接。

2.根据权利要求1所述的定位导航系统，其特征在于，还包括：

故障诊断系统，所述故障诊断系统实时诊断采煤机的故障原因，所述故障诊断系统把故障原因实时发送至所述工况监视系统。

3.根据权利要求1或2所述的定位导航系统，其特征在于，还包括：

服务器，所述服务器与所述定位系统、所述导航系统、所述工况监视系统和所述自动运动系统连接，所述服务器运行有定位导航方法。

4.根据权利要求3所述的定位导航系统，其特征在于，所述定位导航方法包括定位方法和导航方法，所述定位方法匹配于所述定位系统，所述导航方法匹配于所述导航方法。

5.根据权利要求4所述的定位导航系统，其特征在于，所述定位方法包括：

(1)构建采煤机三维模型和采煤机动态补偿模型；

(2)接收高精度惯导设备实时采集的机身三维位置信息和定位模块实时采集的截割机构二维位置信息；

(3)将所述机身三维位置信息输入所述采煤机三维模型得到截割机构虚拟位置信息；

(4)将所述二维位置信息和所述截割机构虚拟位置信息输入所述采煤机动态补偿模型，得到截割机构的实时状态参数和虚拟状态参数；

(5)基于实时状态参数和虚拟状态参数的差值调整所述采煤机三维模型，在所述采煤机三维模型中得到采煤机三维定位信息；

其中：构建采煤机三维模型，包括：

(11)获取采煤机周围的三维环境数据；

(12)基于所述三维环境数据，提取采煤机周围的参照物轮廓；

(13)将所述参照物轮廓与预先采集的煤层信息和巷道信息进行匹配；

(14)根据匹配结果构建采煤机三维模型。

其中：构建采煤机动态补偿模型，包括：

(15)基于非线性系统构建定量补偿模型；

(16)收集采煤机至少三个维度的补偿数据和非补偿数据，人工标记并机器扩展所述补偿数据，得到扩展补偿参数；

(17)基于扩展补偿参数训练定量补偿模型；

(18)利用补偿数据和非补偿数据验证定量补偿模型。

6.根据权利要求4所述的定位导航系统，其特征在于，所述导航方法包括：

(a)采集采煤机的实时起始数据和终点数据；

(b)根据实时起始数据和终点数据构建至少一条采煤机运动路径；

(c)获得一条最佳运动路径；

(d)实时采集采煤机沿所述最佳运动路径运动的运动信息；

(e)根据所述运动信息实时修正所述最佳运动路径；

其中：采集采煤机的实时起始数据和终点数据，包括：高精度惯导设备安装于采煤机；从高精度惯导设备采集采煤机的实时起始数据；从服务器的虚拟环境中获取煤体周围的环境信息和采煤机的终点数据；

其中：从高精度惯导设备采集采煤机的实时起始数据，包括：高精度惯导设备实时采集采煤机的机身三维位置信息；定位模块实时采集截割机构的二维位置信息；将机身三维位置信息和二维位置信息输入采煤机模型，得到采煤机的实时起始数据；

其中：根据实时起始数据和终点数据构建至少一条采煤机运动路径，包括：调取采煤机周围和煤体周围的巷道信息；在所述巷道信息中标记所述实时起始数据和所述终点数据；若所述实时起始数据和所述终点数据处于同一巷道，则所述实时起始数据和所述终点数据有且只有一条采煤机运动路径，该条采煤机运动路径为最佳运动路径；若所述实时起始数据和所述终点数据处于不同巷道，则所述实时起始数据和所述终点数据沿不同巷道有多条采煤机运动路径，从多条采煤机运动路径中获得一条最佳运动路径。