交替測量式掘進機定位系統誤差建模與分析

李志海， 劉治翔， 謝苗， 李玉岐， 王帥

(1.山西西山晉興能源有限責任公司， 山西 呂梁 033600； 2.遼寧工程技術大學 遼寧省高等學校礦產資源開發利用技術及裝備研究院， 遼寧 阜新 123000)

0 引言

掘進機在煤礦井下巷道中的絕對位置直接影響掘進機軌跡誤差，間接影響巷道成形質量及其穩定性、安全性，因此掘進機在復雜狹長巷道中的精確定位和自主導航是實現智能掘進的關鍵技術之一[1-2]。根據定位裝置的載體形式不同，目前煤礦掘進機定位技術可分為定點測量式、慣性導航式、交替測量式3類。

定點測量式定位技術是目前應用最廣泛、技術最成熟的煤礦掘進機定位技術。其將激光指向儀、全站儀、礦用高清攝像機等設備安裝在巷道固定地點獲取掘進機位置信息，通常可在100～200 m范圍內實現掘進機定位。如文獻[3-4]介紹了基于標靶指向的掘進機定向方法，依據綜掘巷道設計的中心軸線，在巷道后方安裝激光指向儀，通過識別激光指向儀發出的激光標靶實現掘進機定位。

慣性導航式定位技術采用慣性測量元件(包括三軸陀螺儀和加速度計)測量運載體位姿。三軸陀螺儀可實時測量運載體在三軸方向上的運動角速度；加速度計通過實時測量運載體在三軸方向上的力，得出運載體在三軸方向上的運動加速度，結合初始位姿信息實時確定運載體位姿。慣性導航式定位技術的優勢是其獨立成為一個系統，不易受外界干擾[5-6]。但由于掘進機移動緩慢、停頓時間長，且工作過程中極易出現側滑、橫擺、甩尾等欠約束情況，所以采用該定位技術時，掘進機空間位置解算誤差較大。……