[发明专利]一种基于蓝牙AOA的综采工作面采煤机定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于蓝牙AOA的综采工作面采煤机定位方法及系统，应用于井下综采工作面采煤机的定位技术领域，包括：数据获取步骤、数据处理步骤、实时坐标计算步骤、实时坐标输出步骤。本发明所提出的定位方法及系统，既能够解决惯性导航定位累积误差的问题，又能够减小蓝牙AOA定位系统的测量误差，定位精度高、实时性强。

技术领域

本发明涉及井下综采工作面采煤机的定位技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙AOA的综采工作面采煤机定位方法及系统。

背景技术

高效、绿色、自动化开采是我国煤炭行业的发展方向，而采煤机的准确定位是综采工作面实现自动化开采的关键技术之一，它不仅可以为记忆截割、工作面校直提供采煤机的准确位置，还可以为工作面三机联动、自动化采煤提供参考依据。因此开发综采工作面采煤机高精度定位方法具有非常重要的现实意义。

现有的基于无线信号的采煤机定位技术有红外线、超声波、UWB等，然而这些无线定位技术均存在定位维度低或定位范围较小的缺点。公开号为CN111426315A公开了一种基于红外和编码器的采煤机定位装置，通过编码器输出的采煤机行进圈数和接收到红外信号的对应的液压支架的位置确定采煤机的位置，但是该装置只能满足一维空间内的定位要求。公开号为CN109931958B公开了一种利用UWB技术对采煤机“一刀一校准”的端头校准装备及方法。通过设置在沿着顺槽巷道移动的UWB基站，对采煤机运动到端头附近的定位结果校准，减小惯导定位的累计误差，但是在采煤机截割的过程中UWB基站无法对其定位，定位实时性弱。公开号为CN112360457A公开了一种基于三角煤切割原理的采煤机定位方法，利用位移测量模块测量采煤机在X轴和Y轴的位移，再通过安装在端头处以及端尾处的UWB定位标签估算采煤机的Z向坐标值，最终获取采煤机的实时三维坐标。但是存在坐标误差较大，造成定位结果不准确。综上所述，上述技术都存在着一些不足，定位误差较大，无法满足采煤机在三维空间内精确定位的要求。

因此，提供一种基于蓝牙AOA的采煤机定位方法及系统，来解决上述技术问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于蓝牙AOA的采煤机定位方法及系统，解决了采煤机现有定位方法累积误差大、定位维度少、定位精度低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于蓝牙AOA的综采工作面采煤机定位方法，包括以下步骤：

数据获取步骤：获取惯性导航装置的姿态角和加速度，以及蓝牙AOA定位系统在采煤机切割过程中测得的所述采煤机在空间三轴方向上的第一位置坐标；

数据处理步骤：所述姿态角和所述加速度通过计算得到所述采煤机在空间三轴方向上的第二位置坐标，并将所述采煤机在空间三轴方向上的第一位置坐标和所述采煤机在空间三轴方向上的第二位置坐标输入卡尔曼滤波器中；

实时坐标计算步骤：所述采煤机在空间三轴方向上的所述第一位置坐标作为所述卡曼尔滤波器的观测量，所述采煤机在空间三轴方向上的所述第二位置坐标作为所述卡曼尔滤波器的状态量，将所述观测量和所述状态量输入所述卡曼尔滤波器，得到所述采煤机的实时坐标。

可选的，还包括实时坐标输出步骤：输出所述卡曼尔滤波器得到的所述采煤机的实时坐标。

可选的，在所述数据获取步骤中，所述蓝牙AOA定位系统包括：蓝牙AOA主基站、蓝牙AOA从基站和蓝牙AOA标签；其中，所述蓝牙AOA主基站安装在进风巷道和回风巷道的超前液压支架上，所述蓝牙AOA从基站安装在工作面液压支架上，所述蓝牙AOA标签安装在所述采煤机的机身上；

所述惯性导航装置安装在所述采煤机机身上。