[发明专利]一种隧道、地铁和矿井开挖掘进自主定位定向系统及方法

权利要求书

1.一种隧道、地铁和矿井开挖掘进自主定位定向系统，其特征在于：包括陀螺全站仪、双目标组件、控制点标识以及无线通讯网络，陀螺全站仪由陀螺装置和全站仪组成，具有自主寻北、测距、搜索目标以及解算三维坐标的功能，双目标组件安装固连在掘进机车体上，与掘进机车体中心位置、艏艉线角度关系确定且稳定；控制点标识安装在井下导线控制点上，配合陀螺全站仪获取本地点坐标；所述陀螺全站仪通过无线局域网络与上级系统之间进行通讯。

2.根据权利要求1所述一种隧道、地铁和矿井开挖掘进自主定位定向系统，其特征在于：双目标组件由目标一、目标二通过支撑杆安装于连接横梁上，目标一、目标二为两个反光棱镜，组合后安装在车体顶部适当位置，方便与后方陀螺全站仪通视。

3.一种基于权利要求1-2任一项一种隧道、地铁和矿井开挖掘进自主定位定向系统的定位定向方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)陀螺全站仪上电启动；

2)利用陀螺全站仪自寻北功能获得真北方位，陀螺全站仪输出值即为望远镜视准轴与真北方位之间的夹角；

3)陀螺全站仪搜索控制点标识并锁定，测得陀螺全站仪至控制点标识基线的方位、距离和高低角，自动解算陀螺全站仪安装位置的三维坐标；

4)陀螺全站仪搜索双目标组件的“目标一”并锁定，测得陀螺全站仪至“目标一”基线的方位、距离和高低角，自动解算“目标一”的三维坐标；

5)制陀螺全站仪搜索双目标组件的“目标二”并锁定，测得陀螺全站仪至“目标二”基线的方位、距离和高低角，自动解算“目标二”的三维坐标；通过对“目标二”方位角、距离的判断和识别，实现对“目标一”和“目标二”的区分；

6)解算双目标组件横梁方位，进而解算掘进机车体艏艉线方位；

7)通过无线通讯网络向上级系统发布测量成果。