[发明专利]一种基于UWB采煤机工作面端头校准装置及方法

权利要求书

1.一种基于UWB采煤机工作面端头校准装置，其特征是：包括：采煤机机身、惯性导航定位装置、UWB定位终端传感器、定位装置防爆外壳、UWB基站、支架、导轨、轴编码器、计算机、数据微处理单元、支撑体、螺杆、联轴器、电机、顺槽巷道；基于UWB采煤机工作面端头校准装置的导轨安装在顺槽巷道中，便于基于UWB采煤机工作面端头校准装置在顺槽巷道中运行；UWB定位系统包括UWB基站和UWB定位终端传感器；在采煤机机身上固定定位装置防爆外壳，定位装置防爆外壳内安装惯性导航定位装置和UWB定位终端传感器；惯性导航定位装置、UWB定位终端传感器和轴编码器的信号输出端均与数据微处理单元的输入端相连，数据微处理单元与计算机相连，计算机设置在顺槽巷道中；支架安装在螺杆上，UWB基站固定在支架上，螺杆与电机通过联轴器连接；支撑体放置在导轨与顺槽巷道之间，螺杆设置在导轨上方，轴编码器安装在电机上；

所述的UWB基站和UWB定位终端传感器结构相同，均为UWB传感器；

轴编码器控制支架上的UWB基站在螺杆上沿着进刀的方向移动，支架在导轨上移动的距离与采煤机进刀量相等。

2.采用权利要求1所述的一种基于UWB采煤机工作面端头校准装置的方法，其特征是：具体步骤为：

步骤（1）根据矿井的实际环境，将支撑体均匀放置在煤矿井下两侧的顺槽巷道的凹陷处，在支撑体上固定导轨，并确保两侧导轨处于同一平面内；在两侧导轨上安装所述支架，在支架上分别紧密固定4个UWB基站；

步骤（2）根据区域环境建立坐标系，确定每个UWB基站的三维坐标，利用激光测距仪进行校对；将UWB基站实际三维坐标输入到计算机中，并对UWB定位系统进行组网;

步骤（3）采煤机在截割运动过程中，惯性导航定位装置对采煤机进行定位，当采煤机运动到距离顺槽巷道端头5~10米时，启动UWB定位系统，由惯性导航定位装置和UWB定位系统同时定位，将获得的数据分别传送到计算机，经过算法解算，惯性导航定位装置获得采煤机的位置信息P_INS, UWB定位系统得到采煤机的位置为信息P_UWB；

步骤（4）将P_INS与P_UWB进行差值比较得到∆P，将∆P作为输入值传送到滤波器中，滤波后的信息∆P^INS作为反馈量，对采煤机的三维位置坐标进行校正；

步骤（5）判断采煤机是否完全运行到端头，若采煤机没有运行到端头，UWB定位系统继续对采煤机进行校准，不断重复步骤（4）；如果采煤机完全运行到端头并停机时，完成对采煤机位置的校准，执行下面步骤（6）；

步骤（6）轴编码器控制支架上的UWB基站在螺杆上沿着进刀的方向移动，支架在导轨上移动的距离与采煤机进刀量相等；

步骤（7）采煤再次运动到顺槽巷道的另一端头，UWB定位系统再次进行校准，循环上述步骤(2)~(6)；

步骤（8）当UWB基站移动10次时，对UWB基站进行重新校准，确定UWB基站三维坐标，重复步骤(2)~(7)。

3.根据权利要求2所述的一种基于UWB采煤机工作面端头校准装置的方法，其特征是：支架设置成长方形，将4个UWB基站分别紧密固定在长方形的四个顶点，4个UWB定位基站的高度应比所述UWB定位终端的位置至少高1米；同时为了减小定位误差，所述 4个UWB基站距离地面的高度应各不相同。