[發明專利]井下有限區域移動設備定位系統

有效

• 申請號: 202010050251.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111259807B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 唐超權;趙宇;周公博;馬超群;何貞志;胡而已
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T7/70;G01S7/481;G01S17/42;G01S17/88
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 湯金燕

本發明公開了一種井下有限區域移動設備定位系統，包括三維激光雷達、雷達旋轉機構、以及數據處理器；雷達旋轉機構控制所述三維激光雷達繞豎直方向旋轉，三維激光雷達在旋轉過程中掃描目標物，獲得點云數據，具體可以將設定數量的三維激光雷達布置在巷道的頂部，三維激光雷達通過旋轉機構不斷掃描巷道環境及環境中的物體，得到點云數據發送至所述數據處理器；使數據處理器從點云數據中識別并分割出移動設備數據，得到移動設備數據到固定的激光雷達的距離信息而實現定位。

技術領域

本發明涉及激光雷達定位技術領域，尤其涉及一種井下有限區域移動設備定位系統。

背景技術

在社會生產生活、工業施工中，巷道這一場景很常見且條件復雜，主要表現為路面不平整、光照不充足、無GPS信號等。

移動機器人的定位方法大致可分為兩類，一類傳感器是攜帶于機器人本體上的，例如輪式編碼器、相機、激光雷達等，通過運動模型估計機器人本體位置。另一類是安裝于環境之中，例如地面架設導軌、墻壁安裝用于識別的二維碼等，通過測量到標志物的距離進行定位。

巷道中地面移動機器人和其他設備的定位研究很多，如掘進機、鉆孔機等。

現有技術的缺點包括：井下巷道內通信條件差，在沒有預先架設通信設備的情況下，利用攜帶于機器人本體傳感器進行定位、建圖的信息存儲于機器人本體，不能實時傳輸到控制中心。當機器人出現故障時，不利于實現操作人員遠程實時監控和操控。以自身傳感器獲得的信息為起點開始進行估計，整個過程定位的準確性會隨著時間的推移累積誤差，無人干預的情況下，累積的誤差會沒有上限。可見傳統的井下有限區域移動設備定位往往存在實時性差、誤差大的問題。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種井下有限區域移動設備定位系統。

為實現本發明的目的，提供一種井下有限區域移動設備定位系統，包括三維激光雷達、雷達旋轉機構、以及數據處理器；

所述雷達旋轉機構控制所述三維激光雷達繞豎直方向旋轉，所述三維激光雷達在旋轉過程中掃描目標物，獲得點云數據，將點云數據發送至所述數據處理器；

所述數據處理器對點云數據進行預處理，以減少數據冗余，從預處理后的點云數據中分割出移動設備數據，識別移動設備數據的設備中心坐標，將設備中心坐標從激光雷達坐標系轉換至世界坐標系，根據轉換后的設備中心坐標確定移動設備的位置。

在一個實施例中，井下有限區域移動設備定位系統，還包括監控終端；

所述監控終端獲取數據處理器確定的移動設備的位置，以供用戶讀取。

在一個實施例中，所述預處理后的點云數據為P′_n＝(x′_n,y′_n,z′_n)；其中x′_n表示預處理后的第一維點云數據坐標，y′_n表示預處理后的第二維點云數據坐標，z′_n表示預處理后的第三維點云數據坐標，X_min≤x′_n≤X_max，Y_min≤y′_n≤Y_max，Z_min≤z′_n≤Z_max，D_min＝{X_min,Y_min,Z_min}表示移動設備所在區域的最小距離，D_max＝{X_max,Y_max,Z_max}表示移動設備所在區域的最大距離。

在一個實施例中，所述從預處理后的點云數據中分割出移動設備數據的過程包括：