[发明专利]基于红外运动捕捉的煤矿井下移动设备定位定姿系统

权利要求书

1.一种基于红外运动捕捉的煤矿井下移动设备定位定姿系统，其特征在于，包括红外姿态捕捉数据采集模块(2)、姿态校准模块(3)、移动设备刚体建模模块(4)、移动设备位姿解算模块(5)；

所述红外姿态捕捉数据采集模块(2)布置在煤矿井下巷道(1-1)两侧壁面上方，用于巷道内移动设备(1-2)的位姿参数采集；所述姿态校准模块(3)用于定位定姿系统初始化的标定和校准；所述移动设备刚体建模模块(4)按照移动设备特征布置于移动设备(1-2)表面，用于构建移动设备刚体模型(4-2)；所述移动设备位姿解算模块(5)用于测量数据的处理，并对移动设备的位姿进行实时解算和显示。

2.根据权利要求1所述的基于红外运动捕捉的煤矿井下移动设备定位定姿系统，其特征在于，所述红外姿态捕捉数据采集模块(2)包括多个红外捕捉镜头(2-1)、距离采集系统(2-2)和数据集成转换装置(2-3)，距离采集系统(2-2)集成在红外捕捉镜头(2-1)装置中并一同安装在巷道(1-1)壁面上方，红外捕捉镜头之间间隔设定距离，并布置在巷道两侧以保证巷道中移动设备(1-2)机体的标识点能够全时域的被3个以上的红外捕捉镜头(2-1)捕捉，红外捕捉镜头(2-1)发射红外光谱，红外光谱经过移动设备(1-2)机体上安装的标识点(4-1)反射后，由距离采集系统(2-2)采集到并计算出标识点(4-1)与红外捕捉镜头(2-1)的距离；所述数据集成转换装置(2-3)通过网线与红外捕捉镜头(2-1)和移动设备位姿解算模块(5)中的系统计算机(5-1)相连接，用于实现所有红外标识点(4-1)在所有红外捕捉镜头(2-1)中的距离数据集成和转换，并将距离数据集成和转换得到的结果发送至所述移动设备位姿解算模块(5)。

3.根据权利要求1所述的基于红外运动捕捉的煤矿井下移动设备定位定姿系统，其特征在于，所述姿态校准模块(3)包括设定数量的红外标识点(4-1)，所述姿态校准模块(3)放置在所有红外捕捉镜头(2-1)采集范围内，红外捕捉镜头(2-1)和数据集成转换装置(2-3)获取姿态校准模块(3)中所有红外标识点(4-1)的距离数据，通过姿态校准模块(3)中标识点的实际间距反推出系统定位定姿系统的距离与真实距离的映射关系，实现该定位定姿系统在启动初始化时的标定和校准。

4.根据权利要求1所述的基于红外运动捕捉的煤矿井下移动设备定位定姿系统，其特征在于，所述移动设备刚体建模标识模块(4)包括若干红外标识点(4-1)、由标识点(4-1)连接成的移动设备刚体模型(4-2)，若干标识点(4-1)按照目标移动设备(1-2)的结构特征固定布置在机体各关节上并能够完全反应机体各关节的运动特征，将红外标识点(4-1)在软件中连接并定义为机体刚体模型(4-2)。

5.根据权利要求1所述的基于红外运动捕捉的煤矿井下移动设备定位定姿系统，其特征在于，所述移动设备位姿解算模块(5)包括系统计算机(5-1)和位姿转换软件(5-2)；系统计算机(5-1)连接红外姿态捕捉数据采集模块(2)的数据集成转换装置(2-3)，用于集成采集的数据并进行统计处理，位姿转换软件(5-2)用于进行移动设备刚体模型(4-2)的自由度位姿的实时解算和输出。

6.根据权利要求5所述的基于红外运动捕捉的煤矿井下移动设备定位定姿系统，其特征在于，移动设备位姿解算模块(5)在计算得到红外标识点(4-1)的距离数据后，结合移动设备刚体模型(4-2)，转换得到移动设备(1-2)的位姿数据。