[发明专利]一种基于惯性导航系统的掘进机位姿自动纠偏方法

说明书

本发明提出一种基于惯性导航系统的掘进机位姿自动纠偏方法，包括：在井下巷道悬挂激光指向仪，为掘进机提供初始位置方向，其中，掘进机上固定位置安装有激光陀螺惯性导航系统；掘进机接收并按照预设的第一运行方向运行；激光陀螺惯性导航系统实时采集掘进机的位置姿态参数；零速修正步骤：激光陀螺惯性导航系统将当前位置姿态参数与第一运行方向进行对比，计算出运行方向的位置误差，根据位置误差生成第二运行方向；掘进机接收并按照第二运行方向运行。本发明方法采用激光指示仪为掘进机提供初始航向，辅助激光陀螺惯性导航进行掘进机位姿参数修正，提高了掘进工作面的自动化、智能化程度。与机器视觉导航相比，本发明环境适应性更强，更为简便。

技术领域

本发明涉及掘进机导航技术领域，尤其涉及一种基于惯性导航系统的掘进机位姿自动纠偏方法。

背景技术

矿井下掘进工作面光线较弱、湿度较大，且含有大量的粉尘，这些因素都将危害矿井工人的身体健康，因此，实现掘进机的自主导航是必要趋势。惯性导航系统不易被外界环境因素干扰，具有一定的自主性，因此，惯性导航系统被广泛用于掘进机的自主导航。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：公开号为CN112731930A的发明专利公开“一种基于惯性导航装置的悬臂式掘进机控制系统”，该公开主要惯性装置测量掘进机的三维位姿信息，利用横向偏移检测装置测量掘进机机身与巷道中线的偏移距离。控制计算单元根据惯性导航装置测量的掘进机运行方向和对其预设方向的对比计算出偏差信息，再结合横向偏移装置解算出机身与巷道中心线的偏差信息对掘进机进行调速，进而进行消除偏差。但是此专利公开中，结合了多个传感器进行掘进机路径偏差消除，多个传感器的使用本身就会带来多种误差的产生，实际井下巷道中线的划分也是具有较大难度，不利于实际操作。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于惯性导航系统的掘进机位姿自动纠偏方法。

为达到上述目的，本发明提出的一种基于惯性导航系统的掘进机位姿自动纠偏方法，包括：

在井下巷道悬挂激光指向仪，为掘进机提供初始位置方向，其中，掘进机上安装有激光陀螺惯性导航系统；

掘进机接收并按照预设的第一运行方向运行；

激光陀螺惯性导航系统实时采集掘进机的位置姿态参数；

零速修正步骤：激光陀螺惯性导航系统将当前位置姿态参数与第一运行方向进行对比，计算出运行方向的位置误差，根据位置误差生成第二运行方向；

掘进机接收并按照第二运行方向运行。

根据本发明实施例的基于惯性导航系统的掘进机位姿自动纠偏方法，采用激光指示仪为掘进机提供初始位姿参数，对激光陀螺惯性导航姿态参数进行修正，提高了掘进工作面的自动化、智能化程度。与机器视觉导航相比，本发明环境适应性更强，更为简便。

根据本发明的一个实施例，所述计算出运行方向的位置误差，包括：

利用二次曲线拟合出所述激光陀螺惯性导航系统在所述掘进机静止时的速度与时刻的关系曲线，对从开始移动的时刻到当前时刻的区间对速度求积分，得到所述位置误差。

根据本发明的一个实施例，所述二次曲线为:V＝a₁₁+a₁₂t+a₁₃t²，式中，V为掘进机静止时激光陀螺惯性导航系统的速度，t为掘进机静止时刻，a₁₁、a₁₂、a₁₃为三个参数。

根据本发明的一个实施例，所述三个参数的确定方法包括：

选取三个连续的掘进机静止时刻作为方程求解出三个所述参数；即建立方程组