掘進機全站儀與捷聯(lián)慣導組合定位方法

張旭輝， 劉博興， 張超， 楊文娟， 趙建勛

(1．西安科技大學 機械工程學院， 陜西 西安 710054；2．陜西省礦山機電裝備智能監(jiān)測重點實驗室， 陜西 西安 710054)

0 引言

2050年以前煤炭仍將是我國的主導能源[1-2]。煤礦巷道掘進是煤礦開采的重要部分，但掘進工作面環(huán)境惡劣，危險性高，因此實現(xiàn)掘進機智能化，進而實現(xiàn)掘進工作面少人甚至無人化，對于煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。

掘進機定姿定位是實現(xiàn)智能掘進機的關鍵技術(shù)之一，近年來得到了很多研究人員的關注。文獻[3-4]提出了基于視覺的掘進機位姿測量方法，但該方法易受井下粉塵等因素的影響。文獻[5]利用超寬帶技術(shù)對掘進機進行定姿定位檢測，該方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但因煤礦井下環(huán)境中金屬設備較多，對超寬帶信號傳輸造成很大影響。文獻[6]提出采用空間交匯技術(shù)對懸臂式掘進機進行位姿測量，該方法靈活性強，但開發(fā)難度較大。文獻[7]采用捷聯(lián)慣導技術(shù)實現(xiàn)掘進機定位，該方法環(huán)境適應性強、短時間內(nèi)精度高[8]，但累計誤差隨時間推移逐漸增大[9]。文獻[10]采用全站儀進行掘進機定位，測量精度較高，但會因粉塵過大或其他原因?qū)е氯緝x光路被遮擋而無法進行定位。

本文綜合利用全站儀的高精度及捷聯(lián)慣導的無源性特點，提出一種掘進機全站儀與捷聯(lián)慣導組合定位方法。該方法采用卡爾曼濾波器融合全站儀測量的掘進機位置信息和捷聯(lián)慣導測量的位姿信息，實現(xiàn)掘進機組合定位，可在全站儀光路被遮擋的情況下實現(xiàn)掘進機精準定位?！?br>