[发明专利]一种井下掘进机定位导向方法及井下掘进机定位导向系统

说明书

本发明提供了一种井下掘进机定位导向方法及井下掘进机定位导向系统，该方法包括：根据井下通视情况确定多个基准点，在每个基准点同时设置基准棱镜和无线电基站；利用全站仪通过基准棱镜进行自主定位，并且在完成自主定位后通过搜索追踪机载棱镜获取机载棱镜的实时位置信息；利用机载超宽带定位装置通过无线电基站进行定位解算以获取机载超宽带定位装置的实时位置信息；利用机载惯导装置根据机载棱镜的实时位置信息和机载超宽带定位装置的实时位置信息对掘进机进行组合导航以输出实时组合导航结果。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中导航精度低、可靠性差的技术问题。

技术领域

本发明涉及定位导向技术领域，尤其涉及一种井下掘进机定位导向方法及井下掘进机定位导向系统。

背景技术

当前，煤矿、矿井、地铁、隧道等作业场景下无GPS信号，且存在环境恶劣、沙尘多、湿度大等问题，常用的GPS导航定位方式无法在井下使用，无法为掘进设备提供定位和导航信息，因此，各类掘进设备的操作仍依赖于人工，存在进度慢、精度低、安全差等问题，现有技术中提出了全站仪和捷联惯导的组合导航方法，但导航精度仍较低，且由于全站仪易被沙尘遮挡而失效，使得组合导航的可靠性较差。

发明内容

本发明提供了一种井下掘进机定位导向方法及井下掘进机定位导向系统，能够解决现有技术中导航精度低、可靠性差的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种井下掘进机定位导向方法，方法包括：

S1，根据井下通视情况确定多个基准点，在每个基准点同时设置基准棱镜和无线电基站；

S2，利用全站仪通过基准棱镜进行自主定位，并且在完成自主定位后通过搜索追踪机载棱镜获取机载棱镜的实时位置信息；

S3，利用机载超宽带定位装置通过无线电基站进行定位解算以获取机载超宽带定位装置的实时位置信息；

S4，利用机载惯导装置根据机载棱镜的实时位置信息和机载超宽带定位装置的实时位置信息对掘进机进行组合导航以输出实时组合导航结果。

进一步地，方法还包括：机载惯导装置根据掘进机控制器的起停信号判断掘进机的运行状态，并且在运行状态为静止时利用零速进行自主修正。

进一步地，S4包括：

S41，利用机载惯导装置对掘进机进行单独导航解算以获取原始实时导航结果；

S42，建立基于机载惯导装置和机载全站仪的第一子滤波器、基于机载惯导装置和机载超宽带定位装置的第二子滤波器以及基于机载惯导装置和两个子滤波器的主滤波器；

S43，基于自适应分配比重算法利用第一子滤波器、第二子滤波器和主滤波器根据原始实时导航结果、机载棱镜的实时位置信息以及机载超宽带定位装置的实时位置信息进行联邦卡尔曼滤波以实时获取机载惯导装置的综合误差估计值；

S45，根据综合误差估计值对原始实时导航结果进行修正以得到修正后的实时导航结果，并将修正后的实时导航结果作为实时组合导航结果进行输出。

进一步地，S43包括：

利用第一子滤波器对原始实时导航结果以及机载棱镜的实时位置信息进行卡尔曼滤波以实时获取机载惯导装置的第一误差估计值和第一误差估计值的协方差；

利用第二子滤波器对原始实时导航结果以及机载超宽带定位装置的实时位置信息进行卡尔曼滤波以实时获取机载惯导装置的第二误差估计值和第二误差估计值的协方差；

利用主滤波器基于自适应分配比重算法根据原始实时导航结果、第一误差估计值、第一误差估计值的协方差、第二误差估计值以及第二误差估计值的协方差进行卡尔曼滤波以实时获取机载惯导装置的第三误差估计值和第三误差估计值的协方差；