[发明专利]基于激光测距和加速度测量的井下姿态测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于激光测距和加速度测量的井下姿态测量系统及方法，该系统包括：基准参考板、反光材料块组、基准参考板支架、激光测距传感器组、加速度传感器单元和测量控制器；测量安装在待测物体上的激光测距传感器到安装在基准参考板上的反光材料块之间的距离，依据测量距离计算出待测物体相对于基准参考板的偏向角和俯仰角，利用安装在待测物体上的加速度传感器测得待测物体在欧氏空间三个轴向的加速度矢量，并计算出待测物体的滚转角，由此获得待测物体的方位姿态。本发明可以协助使用者在矿井等恶劣环境下快速地获取待测物体的姿态方位信息，为进一步的工程操作提供准确可靠的依据。本发明操作简单，安全可靠，成本低廉。

主权项

一种基于激光测距和加速度测量的井下姿态测量系统，其特征在于，该系统包括：基准参考板(1)、反光材料块组(2)、基准参考板支架(3)、激光测距传感器组(4)、加速度传感器单元(5)、测量控制器(6)，其中，基准参考板(1)固定于基准参考板支架(3)上并与基准参考板支架(3)通过多轴方式连接，依据地质基准参考平面与测试环境平面的关系调整基准参考板支架(3)与基准参考板(1)之间的逆时针转角和后向仰角；基准参考板(1)上固定有两条相互垂直且带有刻度的滑动导轨；反光材料块组(2)由三个反光材料块组成，三个反光材料块按照几何垂直关系对齐安装在基准参考板(1)上的两条滑动导轨上，由滑动导轨上的刻度获得位于垂直点处的反光材料块分别与其他两个反光材料块之间的距离，作为初始参考距离输出给测量控制器(6)；激光测距传感器组(4)由两个激光测距传感器(701)和(702)组成，用于参照两个激光测距传感器之间的距离调节基准参考板(1)上的滑动导轨，使安装在基准参考板(1)上的反光材料块组(2)位于激光测距传感器组(4)的测量范围内，获取两个激光测距传感器到基准参考板(1)上三个反光材料块之间的六个测量距离，并将六个测量距离输出给测量控制器(6)；加速度传感器单元(5)安装在待测物体表面几何位置中心处，用于获取待测物体关于欧氏空间三个轴向的加速度矢量测量值；测量控制器(6)通过防爆电缆与激光测距传感器组(4)和加速度传感器单元(5)相连，用于根据初始参考距离、激光测距传感器组(4)的测量值计算待测物体的偏向角、俯仰角，根据加速度传感器单元(5)的测量值计算待测物体的滚转角，并显示待测物体的方位角度。