[发明专利]一种在线补偿惯性仪表误差的综采煤机轨道定位测姿方法

说明书

一种在线补偿惯性仪表误差的综采煤机轨道定位测姿方法，通过在采煤机机身上安装姿态测量装置和采煤机机轮上设置的里程计，数据处理单元对接收数据进行初始装订，然后构造采煤机姿态矩阵，计算采煤机的经度、纬度和高度，实现采煤机的高精度定位定姿，同时标定出了陀螺的常值漂移和加速度计的偏置，使其满足综采工作面自动化、远程自动控制的需求，具有定位和定姿精度高、综采工作效率高及远程自动控制的优点。

技术领域

本发明属于采煤机定位定姿技术领域，具体涉及一种在线补偿惯性仪表误差的综采煤机轨道定位测姿方法。

背景技术

采煤机、液压支架和刮板输送机是井下综采工作面最重要的三种设备，相互配合完成割煤、运煤和支护工作。其中采煤机为主导设备，是综采工作面割煤和装煤的主要设备，是一种高集成度综采设备。采煤机在工作时，沿刮板输送机的轨道进行往复式割煤，液压支架支护顶板并推进工作面。为了实现综采工作面自动化、远程自动控制，需要对采煤机精确动态定位，而且，针对自动化采煤需求，需要同时对采煤机进行定姿，所以采煤机定位定姿技术是煤矿生产装备自动化的关键技术。煤矿综采工作面工况复杂，同时空间封闭，因此采煤机定位定姿是一个典型的复杂封闭环境下室内定位定姿问题。

目前采煤机所用的定位定姿方法主要包括捷联惯导法、红外定位法、超声波定位法、齿轮计数定位法、无线传感器网络定位法等。红外定位法易受粉尘影响，且存在固有定位盲区，定位精度不高，因此使用有局限性。超声波定位法由于工作面较长，信号失信严重，其定位精度不高，因此使用有局限性。齿轮计数定位法只能用于定位采煤机沿轨道方向的一维位置，不能满足三维定位需要。无线传感器网络定位法由于工作面环境复杂，无线定位数据不稳定，且锚节点随液压支架移动后会导致自身位置变化，需要更新锚节点位置信息，同时不能进行采煤机定姿，不能满足实时定位定姿需求。捷联惯导方法定位定姿精度误差随时间累积，长时间工作精度难以保障。

专利申请CN111879280A公开了一种采煤机定位定姿装置及方法，通过数据处理单元利用采煤机姿态矩阵将其转化为导航坐标系上的位移，计算采煤机的经度、纬度和高度，实现采煤机的定位定姿，定位、定姿精度及综采效率有了很大提升，但是未考虑陀螺的常值漂移和加速度计的偏置，对于姿态角的估计精度尚存在不足。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种在线补偿惯性仪表误差的综采煤机轨道定位测姿方法，充分考虑了陀螺的常值漂移和加速度计的偏置，使姿态角的估计精度有了很大提高，同时还能标定出陀螺的常值漂移和加速度计的偏置；具有定位定姿精度高、综采工作效率高及远程自动控制的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种在线补偿惯性仪表误差的综采煤机轨道定位测姿方法，具体包括以下步骤：

步骤一、在采煤机3机身上安装姿态测量装置1，采煤机3机轮上设置里程计2；

步骤二、利用步骤一安装的姿态测量装置1及里程计2定义坐标系；

步骤三、初始装订；

步骤四、计算采煤机3航向和姿态信息；

步骤五、计算采煤机3位置信息。

步骤一中所述姿态测量装置1包括转位机构4，转位机构4上近轴心向外分别安装有可随转位机构4转动的陀螺5、第一加速度计6及与第一加速度计6夹角呈90度的对应位置安装的第二加速度计7；转位机构4、陀螺5、第一加速度计6、第二加速度计7和里程计2的信息分别传输至外接的数据处理单元8，由数据处理单元8计算采煤机的姿态和位置。

步骤二所述定义坐标系的具体方法为：