[发明专利]基于捷联惯性导航的采煤机防爆定位装置及其校准方法

摘要

本发明公开了一种基于捷联惯性导航的采煤机防爆定位装置，它包括防爆箱、导引支撑装置、电源模块、捷联惯性导航单元、可移动橡胶减震机构装置和导航数据处理模块；可移动橡胶减震机构装置通过防爆箱底部对称设有的固定安装孔固定安装在防爆箱右侧；捷联惯性导航单元固定在可移动橡胶减震机构装置上；电源模块固定在导引支撑装置上；导航数据处理模块通过防爆箱底部对称设有的模块固定安装孔固定安装在防爆箱左侧；同时还包括一种校准方法，本发明能够有效解决抗冲击性差、稳定性和可靠性不足等缺陷，具有安全性高、环境适应能力强、实时性好、稳定性好、操作简单、安装方便等特点。

主权项

一种基于捷联惯性导航的采煤机防爆定位装置的校准方法，采用的采煤机防爆定位装置包括防爆箱(1)、导引支撑装置(2)、电源模块(4)、捷联惯性导航单元(5)、可移动橡胶减震机构装置(6)以及导航数据处理模块(7)；所述的可移动橡胶减震机构装置(6)通过防爆箱(1)底部对称设有的固定安装孔(3)固定安装在防爆箱(1)右侧；所述的捷联惯性导航单元(5)固定在所述可移动橡胶减震机构装置(6)上；所述的电源模块(4)固定在导引支撑装置(2)上；所述的导航数据处理模块(7)通过防爆箱(1)底部对称设有的模块固定安装孔(8)固定安装在防爆箱(1)左侧，其特征在于，包括以下步骤：1)首先准备一个三维旋转平台(9)，该三维旋转平台(9)可绕着自身的横轴、纵轴、竖轴进行旋转且旋转角度能够精确实时测量；2)将所述的采煤机防爆定位装置固定在三维旋转平台(9)上，并确保该装置坐标系与三维旋转平台(9)坐标系完全重合；3)对采煤机防爆定位装置中捷联惯性导航单元(5)进行上电操作，待其内置三轴加速度计和陀螺仪工作稳定后，测量其在地球重力作用下的三轴加速度分量；若捷联惯性导航单元(5)存在安装偏差角，则其自身X′轴和Y′轴均有分量输出；否则，只有Z′轴加速度计输出重力加速度g测量值；4)第一次校准：若存在安装偏差角，三维旋转平台(9)先绕自身X轴逆时针旋转，直到Y′轴加速度输出为0，其次三维旋转平台(9)绕自身Y轴顺时针旋转，直到X′轴加速度输出也为0，记两次旋转的角度分别为α和β；5)第二次校准：三维旋转平台(9)绕自身的X轴顺时针旋转90°，此时Y轴指向天，然后三维旋转平台(9)绕自身Z轴逆时针旋转，使得X′轴和Z′轴的加速度输出为0，记此次旋转的角度分别为γ；6)在惯导坐标系与三维旋转平台(9)坐标系重合后，利用三维旋转平台(9)围绕自身Y轴匀速旋转，由于存在臂杆效应，重力加速度g的数值会有脉冲突变，而根据公式ax,y＝ry·ωy2，可求出两坐标系Y轴之间的垂直距离ry，同样的方法可求出两坐标系X轴、Z轴之间的垂直距离rx和rz，利用几何关系可求出两质心之间的相对位置；7)根据步骤4)‑6)中求得的旋转角度α、β、γ和垂直距离rx、ry和rz，并通过矩阵乘法和几何关系，实现采煤机防爆定位装置与其内捷联惯性导航单元(5)间安装角误差校正。