[發明專利]一種在線補償慣性儀表誤差的綜采煤機軌道定位測姿方法

在審

• 申請號: 202110681258.2
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113340265A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 黨宏濤;湯瑛琦;陶志豪;楊建業
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: G01C1/02
• 分類號: G01C1/02;G01C5/00;G01C21/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

一種在線補償慣性儀表誤差的綜采煤機軌道定位測姿方法，通過在采煤機機身上安裝姿態測量裝置和采煤機機輪上設置的里程計，數據處理單元對接收數據進行初始裝訂，然后構造采煤機姿態矩陣，計算采煤機的經度、緯度和高度，實現采煤機的高精度定位定姿，同時標定出了陀螺的常值漂移和加速度計的偏置，使其滿足綜采工作面自動化、遠程自動控制的需求，具有定位和定姿精度高、綜采工作效率高及遠程自動控制的優點。

技術領域

本發明屬于采煤機定位定姿技術領域，具體涉及一種在線補償慣性儀表誤差的綜采煤機軌道定位測姿方法。

背景技術

采煤機、液壓支架和刮板輸送機是井下綜采工作面最重要的三種設備，相互配合完成割煤、運煤和支護工作。其中采煤機為主導設備，是綜采工作面割煤和裝煤的主要設備，是一種高集成度綜采設備。采煤機在工作時，沿刮板輸送機的軌道進行往復式割煤，液壓支架支護頂板并推進工作面。為了實現綜采工作面自動化、遠程自動控制，需要對采煤機精確動態定位，而且，針對自動化采煤需求，需要同時對采煤機進行定姿，所以采煤機定位定姿技術是煤礦生產裝備自動化的關鍵技術。煤礦綜采工作面工況復雜，同時空間封閉，因此采煤機定位定姿是一個典型的復雜封閉環境下室內定位定姿問題。

目前采煤機所用的定位定姿方法主要包括捷聯慣導法、紅外定位法、超聲波定位法、齒輪計數定位法、無線傳感器網絡定位法等。紅外定位法易受粉塵影響，且存在固有定位盲區，定位精度不高，因此使用有局限性。超聲波定位法由于工作面較長，信號失信嚴重，其定位精度不高，因此使用有局限性。齒輪計數定位法只能用于定位采煤機沿軌道方向的一維位置，不能滿足三維定位需要。無線傳感器網絡定位法由于工作面環境復雜，無線定位數據不穩定，且錨節點隨液壓支架移動后會導致自身位置變化，需要更新錨節點位置信息，同時不能進行采煤機定姿，不能滿足實時定位定姿需求。捷聯慣導方法定位定姿精度誤差隨時間累積，長時間工作精度難以保障。

專利申請CN111879280A公開了一種采煤機定位定姿裝置及方法，通過數據處理單元利用采煤機姿態矩陣將其轉化為導航坐標系上的位移，計算采煤機的經度、緯度和高度，實現采煤機的定位定姿，定位、定姿精度及綜采效率有了很大提升，但是未考慮陀螺的常值漂移和加速度計的偏置，對于姿態角的估計精度尚存在不足。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種在線補償慣性儀表誤差的綜采煤機軌道定位測姿方法，充分考慮了陀螺的常值漂移和加速度計的偏置，使姿態角的估計精度有了很大提高，同時還能標定出陀螺的常值漂移和加速度計的偏置；具有定位定姿精度高、綜采工作效率高及遠程自動控制的優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種在線補償慣性儀表誤差的綜采煤機軌道定位測姿方法，具體包括以下步驟：

步驟一、在采煤機3機身上安裝姿態測量裝置1，采煤機3機輪上設置里程計2；

步驟二、利用步驟一安裝的姿態測量裝置1及里程計2定義坐標系；

步驟三、初始裝訂；

步驟四、計算采煤機3航向和姿態信息；

步驟五、計算采煤機3位置信息。

步驟一中所述姿態測量裝置1包括轉位機構4，轉位機構4上近軸心向外分別安裝有可隨轉位機構4轉動的陀螺5、第一加速度計6及與第一加速度計6夾角呈90度的對應位置安裝的第二加速度計7；轉位機構4、陀螺5、第一加速度計6、第二加速度計7和里程計2的信息分別傳輸至外接的數據處理單元8，由數據處理單元8計算采煤機的姿態和位置。

步驟二所述定義坐標系的具體方法為：