[發明專利]地下掃描衛星高精度跟蹤定位方法及裝置

有效

• 申請號: 201410016623.8
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103760517A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 劉萬里;楊濱海;李曉陽;趙勇濤;王世博
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01S1/70
• 分類號: G01S1/70;E21F17/18
• 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

1.一種地下掃描衛星高精度跟蹤定位裝置，其特征是：地下掃描衛星定位裝置包括：地下掃描衛星、地面控制系統、激光信號接收器、無線交換機；至少有一個激光信號接收器，激光信號接收器安裝在移動裝置或者人體上；地下掃描衛星為多個，間隔安裝在地下工作面液壓支架的上部，工作時呈360度發射激光信號；無線交換機設在地下工作空間壁面順槽內，地下掃描衛星的輸出端通過光纜傳輸網絡與地面控制系統的輸入端連接，激光信息號接收器與地面控制系統通過無線交換機連接。

2.根據權利要求1所述的地下掃描衛星高精度跟蹤定位裝置，其特征是：所述的地下掃描衛星包括：全反射棱鏡、激光發射器、分束鏡、角度編碼器、電機、轉臺和地面控制系統；激光發射器位于分束鏡的上部，在分束鏡下部連接有全反射棱鏡，全反射棱鏡安裝在轉臺上，轉臺軸與電機的軸連接，在轉臺與電機之間連接有角度編碼器。

3.根據權利要求1所述的地下掃描衛星高精度跟蹤定位裝置的方法，其特征是：地下掃描衛星定位方法：包括如下步驟：

1）基于GPS定位原理，地下掃描衛星在地下環境中利用三角測量原理建立三維坐標體系，地下掃描衛星以設定的角速度旋轉，并向周圍360度空間內發射兩扇帶有角度信息的激光掃描面和時間同步信號；當被測目標即激光信號接收器接收到地下掃描衛星的信號激光掃描面信號后，根據激光掃描面的夾角和角速度、激光脈沖到達時間差、頻閃信號與激光信號時間差的信息，確定被測目標與地下掃描衛星之間的空間角度信息；

2）通過地下掃描衛星定位系統動態誤差傳遞數學模型，獲取地下掃描衛星的方位角和俯仰角在獲取工程中的動態誤差特性，建立其動態不確定度分辨模型，針對地下掃描衛星角度測量異步性和時間測量異步性，采用兩點外推法將獲取的信息同步到一個時間點，以實現角度和時間測量數據的同步，從而揭示采掘作業約束空間中地下掃描衛星定位系統的動態誤差傳遞規律。掃描衛星系統具有智能化的動態組網定位能力，通過系統實時進行計算與判斷，減小不同的濕度、溫度和粉塵濃度以及時間誤差的影響，建立約束空間中采掘裝備動態跟蹤定位誤差智能化補償的有效措施；

3）結合接收器傳送的空間信息與系統動態誤差，利用地下復雜條件下地下掃描衛星自適應快速跟蹤定位有效算法，控制系統根據四個角度（aA，aB，bA，bB）和地下掃描衛星A與B之間的轉換關系矩陣（R_AT_A，R_BT_B），通過空間角度交會的原理精確計算出被測目標的三維空間坐標位置P(x,y,z)，解算出地下作業裝置或人的空間坐標，實現對作業裝置或人的精確定位，同時與系統所設定的參數進行比較，對人員與裝置的位置正確性做出判斷，為地上控制提供依據；

4）控制系統記錄人員或裝置的現有空間坐標后，循環執行步驟（1）-（3）；

5）地下掃描衛星按照設定頻率所反映的角速度呈360度持續性發射掃描激光，實時高精度把握住地下作業裝置或人體的位置信息，控制系統建立實時位置信息數據庫，利用地下掃描衛星自適應快速跟蹤定位有效算法解算出作業裝置的實時速度、方向和速率。