組合導航定位系統研究

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1、組合導航定位系統研究摘要掘進機是煤礦生產的主要機械裝備之一，為使其高效、安全工作，滿足人工化和智能化的發展趨勢，設計瞭基於慣性導航系統和全站儀的懸臂式掘進機機身導航定位系統。本文將掘進機簡化成兩條履帶，其它部件略去，建立掘進機機器人化數學模型。分別分析瞭基於全站儀和慣性導航系統的掘進機自動導航和定位技術的原理和特點，結合兩者優點，將慣性導航系統和全站儀有機結合，介紹兩系統相組合的巷道導航系統，並對組合系統在掘進機在使用中的導航和定位原理進行說明關鍵詞智能控制；懸臂式掘進機；全站儀；慣性導航系統中圖分類號TP273文獻標識碼AResearchofC

2、ombinedNavigationandOrientationSystemWANGJing-jing1TONGMin-ming1LiuBin11(SchoolofInformationandElectricalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China)[Abstract]Theboom-typeroadheaderisoneoftheimportantmachineequipmentofcollieryproduction.Inordertomakeit

3、moresafetyandhighefficiencyandtomeetthedevelopmenttrendofartificializationandintelligent,wedesignedanavigationandorientationsystembasedoninertialnavigationsystemandelectronictotalstation」nthispaper,boom-typeroadheadersimplifiedintotwocrawlerstoestablishthemathematicalmodel.Th

4、ispaperanalyzedboom-typeroadheader'snavigationandorientationtechnologybasedoninertialnavigationsystemandelectronictotalstationrespectively,combinedinertialnavigationsystemandelectronictotalstationconsideringtheiradvantages,introducedatunnelguidesystemcomposedofinertialnavigat

5、ionsystemandelectronictotalstation,andexplaineditsapplicationtoboom-typeroadheader.[Keywords]IntelligentControlBoom-typeRoadheaderElectronicTotalStationInertialnavigationsystem0引言隨著科學技術的不斷發展，懸臂式掘進機不僅廣泛應用於煤礦巷道掘進工作中，而且在鐵路、公路等工程隧道施工中也有廣闊的應用前景目前，掘進機(boom-typeroadheader)在我國掘進工作得到廣

6、泛的應用，特別是懸臂式部分斷面掘進機，但由於掘進過程中工作面粉塵較大，作業現場光線差,完全依賴掘進機司機手工操作，通過目視斷面上的激光光斑控制掘進機截割頭在斷面上截割,容易導致操作手勞動強度較大，舒適性較差，生產效率低、出現巷道超截和欠截現象，掘進工程質量很大程度上取決於司機的經驗和熟練程度。但隨著社會的不斷發展，要求巷道施工向安全、舒適、高效等方向發展，因此，在煤礦工作中需要高自動化、高智能化的采掘設備，而掘進機自動導航和定位技術是實現掘進機自動化和智能化的基礎，因而掘進機自動導航和定位技術成為研究熱點[1]基金項目：國傢863計劃重點項目：煤

7、礦井下采掘裝備遙控關鍵技術(2007AA06ZX146X0)FoundationItems:TheNational863Program:TheKeyTechnologyofMiningEquipmentRemoteControlinCoalMine.1掘進機空間位姿的定義掘進機自動導航和定位實質上⑴就是檢測掘進機在設計巷道中的位置和姿態（簡稱"位姿”b設計巷道坐標系由激光指向儀所發出的激光束和巷道斷面設計參數決定。因此，掘進機相對於指向激光的位姿檢測成為掘進機自動導航和定位技術的關鍵懸臂掘進機機身位姿參數由以下四個參數（）描述，如圖1所示。為瞭實

8、現對懸臂掘進機的位姿糾偏、定向掘進，需要實時準確獲取懸臂掘進機的位姿參數信息。為瞭建立掘進機機器人化數學模型，對懸臂掘進機做如下簡化：掘