[发明专利]一种掘进机截割头复合定位方法

权利要求书

1.一种掘进机截割头复合定位方法，其特征在于：所述复合定位方法包括红外定位方法和磁场定位方法；所述红外定位方法基于几何光学方法对工作过程中因摩擦产热进而产生红外辐射的截割头进行定位；所述磁场定位方法利用处理器中的学习算法对样本进行训练后构建定位模型，使用所述定位模型对截割头进行磁场定位；所述学习算法为FOA-BP算法，所述定位模型使用FOA-BP算法训练，利用样本数据进行训练后获得定位模型，该定位模型用于对截割头进行磁场定位，通过磁场传感器获得对应不同位置处的磁源的磁场强度数据，该定位模型利用该磁场强度数据从而获得截割头的空间位置。在截割头的定位过程中磁场定位结果用以填补红外定位因掘进机机身遮挡或截割头埋没于矿渣中时丢失的定位点。其中，所述FOA-BP算法包括以下步骤：

步骤一，确定BP的拓扑结构。并初始化BP的N各权值阈值；

步骤二，建立N个果蝇群体，每个群体的个体数为P，与N个权值阈值一一对应；

步骤三，初始化各个种群个体初始位置，x_ij＝x₀，y_ij＝y₀；

步骤四，赋予果蝇个体搜索最优值的随机方向和距离；

步骤五，计算每个果蝇于原点的距离D以及味道浓度S；D_ij＝sqrt(x_ij^2+y_ij^2)，S_ij＝1/D_ij；

步骤六，S_ij交叉作为BP的权值和阈值，带入训练，并分别求输出值与期望值的均方误差M；

步骤七，求得M最小的S_ij组合；

步骤八，判断步骤七中的M是否小于历史最小M，如果否，则执行步骤十，如果是，则执行步骤九。

步骤九，以本次值更新S_ij，x_ij，y_ij；

步骤十，判断是否达到最大迭代次数，如果是，则执行步骤十一，如果否，则执行步骤四；

步骤十一，以最优S_ij组合为BP最优权值阈值；

步骤十二，计算均方误差；

步骤十三，判断是否达到预期精度，如果否，则执行步骤十四，如果是，则执行步骤十六。

步骤十四，判断是否均方误差已连续设定次数不再下降，如果否，执行步骤十五，如果是，执行步骤十六。

步骤十五，判断是否达到最大迭代次数，如果是，执行步骤十六，如果否，执行步骤十七。

步骤十六，以当前权值阈值确定BP模型并保存。

步骤十七，梯度下降法更新权值阈值，并返回步骤十二。

2.一种掘进机截割头复合定位系统，利用权利要求1所述的定位方法进行定位，其特征在于：所述复合定位系统包括红外定位模块、磁场定位模块、可固定于截割头后方的磁源、含有复合定位模型的终端处理器。所述红外定位模块用于对截割头进行红外定位；所述磁场定位模块用于对截割头进行磁场定位；所述磁源用于将截割头的位置数据传递给磁场定位模块；所述含有复合定位模型的终端处理器用于对获得位置数据进行处理；所述位置数据包括红外定位模块获得的红外位置数据，以及磁场定位模块获得的磁场位置数据。

3.根据权利要求2所述的定位系统，其特征在于，所述红外定位模块包括至少两个红外摄像头以及配套的数据采集器，所述至少两个红外摄像头位于截割头后方，且与机身相对位置关系固定后，在定位过程中不再变更。

4.根据权利要求3所述的定位系统，其特征在于，所述磁场定位模块包括至少两个三轴磁场传感器，分别放置于掘进机机身两侧或与机身同步运动的滑轨以及支架上。

5.根据权利要求4所述的定位系统，其特征在于，磁源固定于截割头后方，与截割头一起运动，通过磁源的运动影响所述磁场传感器获得的磁场强度。所述磁源为永磁体或电磁铁。