[发明专利]地下扫描卫星高精度跟踪定位方法及装置

权利要求书

1.一种地下扫描卫星高精度跟踪定位装置，其特征是：地下扫描卫星定位装置包括：地下扫描卫星、地面控制系统、激光信号接收器、无线交换机；至少有一个激光信号接收器，激光信号接收器安装在移动装置或者人体上；地下扫描卫星为多个，间隔安装在地下工作面液压支架的上部，工作时呈360度发射激光信号；无线交换机设在地下工作空间壁面顺槽内，地下扫描卫星的输出端通过光缆传输网络与地面控制系统的输入端连接，激光信息号接收器与地面控制系统通过无线交换机连接。

2.根据权利要求1所述的地下扫描卫星高精度跟踪定位装置，其特征是：所述的地下扫描卫星包括：全反射棱镜、激光发射器、分束镜、角度编码器、电机、转台和地面控制系统；激光发射器位于分束镜的上部，在分束镜下部连接有全反射棱镜，全反射棱镜安装在转台上，转台轴与电机的轴连接，在转台与电机之间连接有角度编码器。

3.根据权利要求1所述的地下扫描卫星高精度跟踪定位装置的方法，其特征是：地下扫描卫星定位方法：包括如下步骤：

1）基于GPS定位原理，地下扫描卫星在地下环境中利用三角测量原理建立三维坐标体系，地下扫描卫星以设定的角速度旋转，并向周围360度空间内发射两扇带有角度信息的激光扫描面和时间同步信号；当被测目标即激光信号接收器接收到地下扫描卫星的信号激光扫描面信号后，根据激光扫描面的夹角和角速度、激光脉冲到达时间差、频闪信号与激光信号时间差的信息，确定被测目标与地下扫描卫星之间的空间角度信息；

2）通过地下扫描卫星定位系统动态误差传递数学模型，获取地下扫描卫星的方位角和俯仰角在获取工程中的动态误差特性，建立其动态不确定度分辨模型，针对地下扫描卫星角度测量异步性和时间测量异步性，采用两点外推法将获取的信息同步到一个时间点，以实现角度和时间测量数据的同步，从而揭示采掘作业约束空间中地下扫描卫星定位系统的动态误差传递规律。扫描卫星系统具有智能化的动态组网定位能力，通过系统实时进行计算与判断，减小不同的湿度、温度和粉尘浓度以及时间误差的影响，建立约束空间中采掘装备动态跟踪定位误差智能化补偿的有效措施；

3）结合接收器传送的空间信息与系统动态误差，利用地下复杂条件下地下扫描卫星自适应快速跟踪定位有效算法，控制系统根据四个角度（aA，aB，bA，bB）和地下扫描卫星A与B之间的转换关系矩阵（R_AT_A，R_BT_B），通过空间角度交会的原理精确计算出被测目标的三维空间坐标位置P(x,y,z)，解算出地下作业装置或人的空间坐标，实现对作业装置或人的精确定位，同时与系统所设定的参数进行比较，对人员与装置的位置正确性做出判断，为地上控制提供依据；

4）控制系统记录人员或装置的现有空间坐标后，循环执行步骤（1）-（3）；

5）地下扫描卫星按照设定频率所反映的角速度呈360度持续性发射扫描激光，实时高精度把握住地下作业装置或人体的位置信息，控制系统建立实时位置信息数据库，利用地下扫描卫星自适应快速跟踪定位有效算法解算出作业装置的实时速度、方向和速率。