[发明专利]一种矿井综采工作面用惯性导航定位定向系统

说明书

本发明公开了一种矿井综采工作面用惯性导航定位定向系统，用采煤机运行过程提供的里程信息，同惯导模块进行组合，共同组成惯性导航定位定向系统；该系统可以实时测量采煤机三维姿态情况，为综采工作面实现自动化调高控制提供精确姿态信息，以适应起伏的煤层变化；实时测量并绘制出采煤机在工作面的运行轨迹，为调直系统和水平控制系统提供精确和连续轨迹信息，为采矿系统实现智能化、自动化调直提供解决方案；为采矿无人化，自动化提供必要传感信息，提高采矿生产效率，提升费效比，消除人员安全隐患。

技术领域

本发明涉及矿井导航定位定向领域，具体为一种矿井综采工作面用惯性导航定位定向系统。

背景技术

当前，采矿行业仍然属于人员密集型作业方式，因无法得知采煤机在矿井内的精确位置和姿态信息，而无法进行智能化、无人化升级。采煤机在作业过程中，始终需要人员不停的来回检查确定采煤机在工作面的位置和运行状态，通过人员拉线测量来确认工作面的直线情况。一般在切割2-3刀后，就必须就进行人工操作调整，否则工作面可能上窜下滑，支架歪斜咬架，不仅容易损坏设备，造成巨大的损失，而且对人员的安全也带来极大隐患。

目前技术还没有实现采煤机精确定位和定向，既不能实现液压支架工作面自动调直，也没法控制采煤机自动上下挖掘，以及液压支架自动调高；不仅生产效率低下，测量误差大，而且安全隐患极高，时常会发生瓦斯泄露或者施工事故造成人员伤亡的事情。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种矿井综采工作面用惯性导航定位定向系统，以解决上述背景技术提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿井综采工作面用惯性导航定位定向系统，具体步骤为：

步骤一：利用采煤机运行过程提供的里程信息，同惯导模块进行组合，共同组成惯性导航定位定向系统；

步骤二：采用组合导航解算模式，使用里程计信息对惯导模块本身的误差进行实时修正，精确计算出采煤机在综采工作面的三维位置和三轴姿态信息；

步骤三：将步骤二得到的姿态和位置信息通过以太网或CAN总线或RS485接口实时输出，提供控制中心实时拟合出采煤机在工作面的采掘轨迹情况和姿态情况；

步骤四：用于控制中心对综采控制面进行自动化调直，水平控制，以及操控顶部支架的移动，并控制采煤机向上向下挖掘，实现自动调高控制，以适应起伏的煤层变化。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一中的惯导模块利用三只高精度加速度计和三只高精度光纤陀螺仪采用正交安装的方式进行安装。

作为本发明的一种优选技术方案，所述高精度加速度计用于精确测量采煤机的三个方向的行进加速度，所述高精度光纤陀螺仪用于精确测量采煤机三个方向的转动角速度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述加速度和角速度结合采煤机输入的里程信息，送入导航解算模块，通过导航解算算法精确解算出采煤机的速度、位置和姿态运动信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述惯性导航定位定向系统采用里程计同惯导模块辅助导航的方式，收集里程计信息同惯组模块解算数据共同进入卡尔曼滤波器进行组合滤波解算，输出采煤机的三维位置、速度、姿态和轨迹信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一中的惯导模块采用惯导减振器进行减振处理，惯导减振器采用八点减振方式进行减振，在敏感组件设计时保证减振器的对称中心与敏感组件部分质量中心一致。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤三中为方便通讯接口扩展，采用片上系统SOC进行处理，在一个芯片上完成传感信号采集，接口通信和导航解算所有的功能。

本发明的有益效果是：