[發明專利]掘進機無線導航定位系統和方法

有效

• 申請號: 201310047061.9
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103123391A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 童敏明;童紫原;李猛;唐守鋒
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01S3/46
• 分類號: G01S3/46;G01S3/04;E21D9/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種掘進機無線導航定位系統，其特征是：該定位系統包括：定位主機、基準無線節點裝置、中繼無線節點裝置和節點投放裝置；定位主機和節點投放裝置安裝在掘進機上，定位主機設置在掘進機的機身上，位于掘進機的中心線上，節點投放裝置位于定位主機的兩側，基準無線節點裝置有兩個，預先放置地面作為基準；中繼無線節點裝置有多個，通過節點投放裝置投放至地面，基準無線節點裝置和中繼無線節點裝置放置地面的位置為掘進機前進的中心線對稱的兩側。

2.根據權利要求1所述的掘進機無線導航定位系統，其特征是：所述的定位主機由單片機、無線通信模塊和接口電路構成；無線通信模塊和接口電路與單片機連接，并進行又向通信。

3.根據權利要求1所述的掘進機無線導航定位系統，其特征是：所述的基準無線節點裝置和中繼無線節點裝置由微處理器和無線通信電路構成；微處理器與無線通信電路連接，并進行雙向通信，微處理器和無線通信電路由本安電池供電。

4.根據權利要求1所述的掘進機無線導航定位系統，其特征是：所述的節點投放裝置由電機驅動電路、步進電機、轉臂、激磁電路、電流傳感器、電磁線圈和定位漏筒構成；電機驅動電路與步進電機連接，步進電機與轉臂的一端連接，轉臂的另一端與電磁線圈連接，激磁電路通過電流傳感器與電磁線圈連接；電磁線圈與中繼無線節點裝置連接，在中繼無線節點裝置的下方有定位漏筒。

5.根據權利要求1所述的掘進機無線導航定位系統，其特征是：所述的電磁線圈包括不銹鋼天線、天線塑料護套和外殼，不銹鋼天線外套接有天線塑料護套，不銹鋼天線位于外殼上，外殼為大半球狀，不銹鋼天線位于不半球的平面上。

6.一種實施掘進機無線導航定位系統的方法，其特征是：該定位方法是：

（1）首先將兩個基準無線節點裝置放置掘進機后面中心線對稱的兩邊地面上，定位主機位于掘進機機身的縱向中心線上；

（2）掘進機前移時，定位主機向兩個基準無線節點裝置分別發出不同編碼的無線信號，兩個基準無線節點裝置接收到定位主機的信號后立即發出響應信號；

（3）定位主機可以根據發出和接收信號的時間差，可以得到與兩個基準無線節點裝置之間的距離，通過兩個距離的比較，確定與掘進機前移與預設直線方向的偏差；

（4）定位主機將偏差信號通過接口電路發送至掘進機的控制系統，調整掘進機的方向，保證掘進機的定向前移；

（5）當定位主機隨著掘進機前移接收不到兩個基準無線節點裝置的無線信號時，定位主機控制掘進機上的兩個節點投放裝置投放兩個中繼無線節點裝置，代替兩個基準無線節點裝置與定位主機繼續相同的通信定位；

（6）節點投放裝置投放中繼無線節點裝置的方法是，首先定位主機控制激磁電路使電磁線圈產生磁場，同時控制電機驅動電路驅動步進電機轉動轉臂，當電磁線圈吸住中繼無線節點裝置的不銹鋼天線后，通過電流傳感器的檢測得到確認，然后將轉臂旋轉到對準定位漏筒的上部，中斷激磁電路的供電，使得電磁線圈磁場消失，中繼無線節點裝置脫離磁場吸力后順著定位漏筒達到地面，實現中繼無線節點裝置的定位投放；

（7）定位主機發出無線激活信號，將原來處于休眠狀態投放到地面的中繼無線節點裝置喚醒，使中繼無線節點裝置代替基準無線節點裝置繼續通過無線方式進行定位工作。