多感知组合测量的采煤机位姿精确检测技术

"基于多感知方式组合测量的采煤机位姿检测系统通过全站仪、UWB定位系统、倾角传感器和寻北仪的集成，实现了井下综采工作面采煤机的无人化、高精度位姿检测。该系统旨在提升煤矿安全性和自动化水平。" 本文介绍了一种创新的采煤机位姿检测系统，该系统利用多种感知技术进行组合测量，包括全站仪、UWB（Ultra Wide-band）定位系统、倾角传感器和寻北仪，以精确测定采煤机在空间中的位置和姿态。煤炭作为我国主要能源，其开采过程的安全问题至关重要。近年来，煤矿事故频发，尤其是瓦斯爆炸和透水事故，对矿工生命安全构成严重威胁。因此，研发这种系统旨在实现井下采煤机位姿的无人化、高精度监测，从而改善矿工的工作环境，推动煤矿的机械化和自动化进程。 系统设计中，全站仪被安置在区段运输平巷与运输上山的交汇点，用于测量采煤机的三维位置。UWB固定基站群则设置在综采工作面与区段运输平巷交点的转载机处，负责通过UWB定位技术提供实时位置数据。倾角传感器和寻北仪则安装在采煤机上，用于获取姿态角信息，包括航向角、横滚角和俯仰角。 为了确保UWB移动基站的自主标定，液压支架的顶部和底部均装有UWB模块，而UWB定位节点则固定在采煤机上。文章还详细阐述了全站仪与UWB定位系统的坐标测量方法，以及它们之间的坐标变换矩阵计算。此外，CT（Caffery-Taylor）算法被用于处理UWB系统的TOA定位模型。 系统结构和工作原理方面，文章深入讨论了倾角传感器和寻北仪的运作机制。同时，作者分析了系统在实际应用中可能遇到的限制因素，并提出了相应的改进措施。该系统理论上可以实现对综采工作面中采煤机实时位姿的精确检测，为后续的系统仿真分析和实验平台建设提供了理论基础。 关键词: 采煤机；组合测量；位姿检测；全站仪；UWB系统；倾角传感器；寻北仪 该研究为煤矿安全和自动化提供了新的解决方案，通过多传感器集成，提高了采煤机位姿监测的准确性和效率，有助于减少人为错误和潜在的事故风险。