[发明专利]基于编码器与惯性设备紧耦合实现厘米级精确定位的方法

说明书

本发明涉及一种基于编码器与惯性设备紧耦合实现厘米级精确定位的方法，属于煤矿智能开采数字控制技术领域，其特征在于，所述基于编码器与惯性设备紧耦合实现厘米级精确定位的方法包括：S1、选择13位的编码器安装到煤机行走齿轮上，感知煤机运行距离；S2、选用光纤惯导实现设备地理系下的姿态测量；S3、采用紧耦合的航位推算方案解算出设备的地理坐标；S4、采用初始对准偏差补偿算法，减小设备初始对准误差和安装偏差。通过采用上述技术方案，本发明利用编码器与惯性设备紧耦合的组合导航方案，同时通过初始偏差补偿算法，实现了初始对准误差和安装误差的有效补偿，大大提高了定位精度。

技术领域

本发明属于煤矿智能开采数字控制技术领域，具体涉及一种基于编码器与惯性设备紧耦合实现厘米级精确定位的方法。

背景技术

近年来煤矿安全事故频发，较高的死亡率给人民生命财产安全带来了极大的危害。煤矿开采要想走出困境，必须大力发展智慧矿山、实现无人操作，而采煤机的精确导航定位技术则是实现无人值守的关键。

目前应用于地下的采煤机定位技术主要由下述几种：

a)井下射频定位技术；

b)采煤机支架传感定位技术；

c)轨道里程计定位技术；

d)自主定位系统。

其中a)依靠射频读写系统辨识提前布置好的电子标签，定位精度最高为10m，主要用于井下人员定位；b)类似于a)，依赖采煤机上的信号发射装置，与提前布置好的支架上的信号接收装置，缺点是实际生产过程中工作面支架移架频繁，无法实时定位；c)利用采煤机行走齿轮传感器检测采煤机在刮板上的行走距离，该行走距离较为精确，但由于行走轨道并非一条直线，随轨道刮板的推移，轨道方向和形态随机变化，无法满足定位的精度和实时性要求。d)是利用惯导系统实现自主导航定位，但传统的定位算法是构建地理坐标系，通过加速度计的二次积分实现导航定位，但基于加速度计元件精度的限制，无法实现井下厘米级的定位需求。

根据采煤机的实际应用需求，设备的实际作业面为50m—300m，定位精度达到20cm，方能满足采煤机智能开采需求。目前以上定位技术均不能满足定位精度需求，因此，设计开发一种满足上述需求的基于编码器与惯性设备紧耦合实现厘米级精确定位的方法显得是尤为重要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种基于编码器与惯性设备紧耦合实现厘米级精确定位的方法，利用编码器与惯性设备紧耦合的组合导航方案，同时通过初始偏差补偿算法，实现了初始对准误差和安装误差的有效补偿，大大提高了定位精度。

本发明的目的是提供一种基于编码器与惯性设备紧耦合实现厘米级精确定位的方法，至少包括：

S1、选择13位的编码器安装到煤机行走齿轮上，感知煤机运行距离；

S2、选用光纤惯导实现设备地理系下的姿态测量；

S3、采用紧耦合的航位推算方案解算出设备的地理坐标；

S4、采用初始对准偏差补偿算法，减小设备初始对准误差和安装偏差。

进一步，上述S1包括：

选用电子旋转多圈式绝对型编码器，通过联动装置安装到行进齿轮上；所述编码器的性能如下：

a)供电：10V-30V；

b)分辨率：13位8192；

c)精度：0.5°；

d)波特率：10-1000kbit/s；

e)接口类型：CANopen高速接口；

f)温度范围：-40℃—80℃；