一种地下巷道掘进装备实时定位系统及方法与流程

文档序号:24059833发布日期:2021-02-26 13:53阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种地下巷道掘进装备实时定位系统,其特征在于,包括后视棱镜、定位棱镜、全站仪、测站点棱镜、吊篮和惯性测量单元;后视棱镜和吊篮安装在巷道的顶板上;定位棱镜和惯性测量单元安装在掘进装备上,吊篮位于后视棱镜与掘进装备之间,吊篮内设有全站仪和测站点棱镜。2.一种地下巷道掘进装备实时定位方法,采用了如权利要求1所述的实时定位系统,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:通过全站仪设站的方式获得全站仪和大地的坐标转换关系;步骤二:用全站仪测掘进装备上定位棱镜的坐标,获得定位棱镜在全站仪坐标系下的坐标,通过坐标转换关系算出定位棱镜在大地坐标系下的坐标;步骤三:结合定位棱镜在掘进装备上固定的安装位置,定位棱镜坐标与掘进装备中心点坐标之间的平移关系,算出掘进装备中心点在大地坐标系下的坐标(x0,y0,z0);步骤四:通过安装在掘进装备上的惯性测量单元,获得掘进装备的俯仰角、横滚角和偏航角。3.根据权利要求2所述的一种地下巷道掘进装备实时定位方法,其特征在于,步骤一具体是:使用全站仪测量分别测出后视棱镜坐标p

(x

,y

,z

)及测站点棱镜坐标p

(x

,y

,z

);将吊篮内的全站仪调平,获取后视棱镜在全站仪坐标系下的原始测量数据p1(水平角、垂直角、斜距);结合p

、p

、p1,通过全站仪设站的方式找出地理坐标系与全站仪坐标系之间的关系,首先计算p

到p

两点连线的方位角a、地理坐标系与全站仪坐标系x轴的夹角θ,即绕z轴旋转角度θ=a-ha,地理坐标系和全站仪坐标系的旋转矩阵t
(地到站)
,将全站仪原始数据转换为笛卡尔直角坐标:(ha,va,sd)

(x

,y

,z

)hd=sd*sin(va);x

=hd*cos(ha);y

=hd*sin(ha);z

=sd*cos(va);得到地理坐标系与全站仪坐标系的关系为:(x

,y

,z

)=t
(地到站)
*(x

,y

,z

)其中,ha为水平角,va为垂直角,hd为平距,sd为斜距。4.根据权利要求3所述的一种地下巷道掘进装备实时定位方法,其特征在于,所述惯性测量单元内含有三个单轴加速度计和三个单轴激光陀螺仪;三个单轴加速度计提供掘进装备在行驶工作过程中在x、y、z轴三个相交垂直方向上实时的加速度a
x
、a
y
、a
z
;三个单轴激光陀螺仪用于测量围绕着x、y、z三个轴的角加速度α
β
、α
α
、α
γ
。5.根据权利要求4所述的一种地下巷道掘进装备实时定位方法,其特征在于,通过对三个加速度a
x
、a
y
、a
z
二次积分,得到x、y、z轴方向上的位移δx、δy、δz,进而得到行驶过程中,掘进装备相对于大地坐标系的坐标(x0+δx,y0+δy,z0+δz)。6.根据权利要求4或5所述的一种地下巷道掘进装备实时定位方法,其特征在于,通过对三个角加速度α
β
、α
α
、α
γ
二次积分,得到掘进装备围绕着x、y、z三个轴的角度偏移量(δβ、δα、δγ);进而得到行驶过程中,掘进装备的实时姿态角度为(β0+δβ,α0+δα,γ0+δγ)。
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1