[发明专利]基于离散贝叶斯滤波的采煤机相对位置定位系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于离散贝叶斯滤波的采煤机相对位置定位系统及方法，属于采煤机定位技术领域；解决了当前采煤机定位中采用的红外传感技术定位结果存在丢架、跳架等问题；包括采煤机、惯性导航定位装置、红外信号发射器、红外信号接收器，惯性导航定位装置将获取的采煤机实时角速度、实时加速度数据进行处理后发送至顺槽主控计算机；不同液压支架上的电液控制器对接收到的实时的采煤机红外位置信息进行算法处理；顺槽主控计算机接收到最新的采煤机位置信息后，结合上一次采煤机位置信息与最新一次采煤机位置信息间的惯性导航定位变化，采用离散贝叶斯滤波算法，计算得出采煤机相对位置融合定位信息；本发明应用于采煤机位置计算。

技术领域

本发明提供了一种基于离散贝叶斯滤波的采煤机相对位置定位系统及方法，属于采煤机位置定位技术领域。

背景技术

当前用于煤矿综采工作面采煤机相对位置定位的方法包括采煤机行走编码器和红外传感器定位、捷联惯导系统。采煤机行走编码器即在采煤机牵引部安装编码器，记录采煤机的行走量，但是行走编码器存在一定累计误差，在使用过程中需要定时校正。红外传感器定位是将红外发射装置安装在采煤机上，在每台液压支架上安装红外接收装置，当采煤机经过液压支架时，液压支架上的红外接收装置接收到信号并确定采煤机相对于液压支架的位置。由于红外传感器存在的遮挡、方向偏转等问题，采煤机定位会出现丢架、跳架。捷联惯导系统可记录采煤机的运行轨迹，但在每次运行开始时需要通过位置校正算法进行位置标定，且在长时间运行后会产生较大累计误差。

中国发明专利(申请号：CN201510870392.1)提出了一种惯性导航与激光扫描融合的采煤机定位装置及方法，采用基于最小二乘法—神经网络算法的融合算法确定采煤机位置，实现精确定位。中国发明专利(申请号：CN202011436943.0)提出了一种煤机定位误差消除方法，分别消除接收模块误差和模型误差，提高定位精度。中国发明专利(申请号：CN202110124404.1)提出一种基于编码图形识别的综采工作面采煤机定位方法，可在一定程度上快速准确地确定出采煤机在综采工作面中的位置。中国发明专利(申请号：CN202111507050.5)提出了一种基于激光雷达的采煤机虚实融合定位系统，利用采煤机上安装的两台激光雷达、倾角传感器和里程计采集支架和采煤机的姿态数据，通过解算后可获得采煤机在工作面内的相对位置信息和绝对位置信息。但是上述专利均存在不同程度的算法复杂或精度不高的缺陷。

发明内容

本发明为了解决当前采煤机定位中采用的红外传感技术定位结果存在丢架、跳架等问题，提出了一种基于离散贝叶斯滤波的采煤机相对位置定位系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于离散贝叶斯滤波的采煤机相对位置定位系统，包括采煤机、惯性导航定位装置、红外信号发射器、红外信号接收器，其中惯性导航定位装置安装在采煤机机身上的防爆外壳内，红外信号发射器安装在采煤机上，红外信号接收器安装在每个液压支架立柱上；

所述惯性导航定位装置将获取的采煤机实时角速度、实时加速度数据进行处理后将得到的采煤机的惯性导航定位结果发送至顺槽主控计算机；

每个红外信号接收器与其安装的液压支架上的电液控制器相连，将采煤机位置信息发送至液压支架的电液控制器；

不同液压支架上的电液控制器对接收到的实时的采煤机位置信息进行算法处理后，通过总线发布给整个工作面的电液控制系统网络；

顺槽主控计算机接收到电液控制器传回的最新的采煤机位置信息后，结合上一次采煤机位置信息与最新一次采煤机位置信息间的惯性导航定位变化，采用离散贝叶斯滤波算法，计算得出采煤机相对位置融合定位信息。

所述惯性导航装置包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、惯性导航微处理器，在采煤机运行过程中，惯性导航定位装置通过三轴陀螺仪测得三个方向上的实时角速度，通过三轴加速度计测得三个方向上的实时加速度值，并将三轴陀螺仪和三轴加速度计的测量数据采样至惯性导航微处理器，惯性导航微处理器通过串行接口与顺槽主控计算机连接。