一種基于iGPS的發(fā)射站快速標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于iGPS的發(fā)射站標(biāo)定方法，特別涉及一種基于iGPS的發(fā)射站快速 標(biāo)定方法，以滿足對(duì)掘進(jìn)機(jī)無人連續(xù)測(cè)量的要求。
【背景技術(shù)】
[0002] 在對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，隨著不斷向前掘進(jìn)，會(huì)導(dǎo)致其超出iGPS測(cè)量范圍，這就 要求發(fā)射站的位置不斷移動(dòng)，以滿足測(cè)量要求。目前，常用的方法是采用全站儀等設(shè)備對(duì)移 動(dòng)位置的目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定，這就要求有多人參與。而對(duì)于進(jìn)行無人作業(yè)的掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)， 則要求發(fā)射站位置標(biāo)定無人化。iGPS是一種具有測(cè)量空間范圍大、可測(cè)點(diǎn)數(shù)目多且同時(shí)測(cè) 量、測(cè)量精度高、測(cè)量時(shí)間短等特點(diǎn)無人坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)，廣泛應(yīng)用在大型、或超大型裝備制 造業(yè)的定位及裝配上。然后，iGPS在測(cè)量過程中至少需要兩個(gè)發(fā)射站才能完成，存在著標(biāo) 定過程繁瑣，成本較高等問題，需要對(duì)其升級(jí)改造，以滿足對(duì)掘進(jìn)機(jī)無人連續(xù)測(cè)量的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 1.本發(fā)明公開了一種基于iGPS的發(fā)射站快速標(biāo)定方法，其特征在于，所述方法包 括如下步驟：
[0004] (1)安裝定位接收器在距iGPS單站多點(diǎn)分時(shí)測(cè)量平臺(tái)一定距離的后方巷道頂板 適宜位置處，建立巷道坐標(biāo)系OXYZ、iGPS單站多點(diǎn)分時(shí)測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系OAYJi、發(fā)射站初 始位置坐標(biāo)系0AYA，以巷道坐標(biāo)系為全局坐標(biāo)系，標(biāo)定定位接收器在全局坐標(biāo)系的位置 坐標(biāo)（xp，yp，zp);
[0005] (2)發(fā)射站在自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置作用下繞h軸旋轉(zhuǎn)從而移動(dòng)到不同位置處并均向測(cè)量 空間發(fā)射扇面激光信號(hào)和同步脈沖光信號(hào)，確定發(fā)射站在不同位置處時(shí)與測(cè)量平臺(tái)的位置 關(guān)系；
[0006] (3)定位接收器通過接收不同位置處發(fā)射站發(fā)出的光信號(hào)，并結(jié)合發(fā)射站實(shí)時(shí)位 置坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換方程，建立接收器與測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系OiUZi原點(diǎn)在全局坐 標(biāo)系下的位置關(guān)系方程組，通過迭代算法解算出測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系OiUZi原點(diǎn)在全局坐標(biāo) 系中的三維坐標(biāo)；
[0007] (4)根據(jù)測(cè)量平臺(tái)與發(fā)射站的位置關(guān)系計(jì)算出發(fā)射站在全局坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo) 從而實(shí)現(xiàn)位置標(biāo)定。
[0008] 2.所述安裝定位接收器在距iGPS單站多點(diǎn)分時(shí)測(cè)量平臺(tái)一定距離的后方巷道頂 板適宜位置處，保證自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置的正常運(yùn)行。
[0009]3.所述建立巷道坐標(biāo)系0XYZ為笛卡爾坐標(biāo)系，通過全站儀等設(shè)備在巷道后方處 建立。
[0010] 4.所述標(biāo)定定位接收器在全局坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)（xp,yp,zp)通過全站儀等標(biāo)定 設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定得到。
[0011] 5.所述建立接收器與測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系原點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的位置關(guān)系方 程組的操作具體為：
[0012] 假設(shè)在測(cè)量過程中，定位接收器在全局坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)為（xp，yp，zp)，發(fā)射站 在全局坐標(biāo)系中的實(shí)時(shí)待測(cè)坐標(biāo)為（Xi, yi,Zl)，測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系0AYA原點(diǎn)在全局坐標(biāo) 系中的位置坐標(biāo)為(乂則發(fā)射站在不同位置處時(shí)與測(cè)量平臺(tái)的位置關(guān)系為：
[0013]
[0014] 式中ai為自由旋轉(zhuǎn)裝置中編碼器所測(cè)得的角度，1為機(jī)械臂的臂長。
[0015] 定位接收器與發(fā)射站在全局坐標(biāo)系中的實(shí)時(shí)坐標(biāo)組成的位置關(guān)系方程組為：
[0016]
[0017] 式中心㈨上n2l(t2l)分別為不同位置處的發(fā)射站發(fā)出的兩束掃描平面光信號(hào)分 別掃過接收器時(shí)所對(duì)應(yīng)平面的法向量，
別為發(fā) 射站實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為全局坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
[0018] 通過迭代算法解算出測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系GAYA原點(diǎn)在全局坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo) 根據(jù)測(cè)量平臺(tái)與發(fā)射站的位置關(guān)系計(jì)算出發(fā)射站在全局坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo) (Xl，yi，Zl)從而實(shí)現(xiàn)位置標(biāo)定，以滿足對(duì)掘進(jìn)機(jī)無人連續(xù)測(cè)量的要求。
[0019] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：
[0020] 本發(fā)明提供的一種基于iGPS的發(fā)射站快速標(biāo)定方法，本方法僅通過單個(gè)定位接 收器、單站多點(diǎn)分時(shí)測(cè)量平臺(tái)，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)射站快速標(biāo)定，以滿足對(duì)掘進(jìn)機(jī)無人連續(xù)測(cè)量的 要求。在定位接收器位置坐標(biāo)可知的情況下，發(fā)射站通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置可移動(dòng)到不同位置 向測(cè)量空間發(fā)射光信號(hào)，定位接收器接收到光信號(hào)后可建立測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系原點(diǎn)與發(fā)射站 的位置關(guān)系方程組，通過迭代算法即可計(jì)算出測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系原點(diǎn)在全局坐標(biāo)系中的位置 坐標(biāo)，并根據(jù)測(cè)量平臺(tái)與發(fā)射站的位置關(guān)系計(jì)算出發(fā)射站在全局坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)從而 實(shí)現(xiàn)空間無人定位。
[0021] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
[0022] 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
【附圖說明】
[0023] 圖1基于iGPS的發(fā)射站快速標(biāo)定方法原理圖；
[0024] 圖2測(cè)量流程圖。
[0025] 附圖中，各部件的列表如下：
[0026] 1 :定位接收器；
[0027] 2:發(fā)射站；
[0028] 3:自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置；
[0029] 4:掘進(jìn)工作面。
【具體實(shí)施方式】：
[0030] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0031] 在掘進(jìn)巷道過程中，隨著掘進(jìn)機(jī)不斷向前掘進(jìn)，安轉(zhuǎn)在其機(jī)身上的接收器將超出 單站多點(diǎn)分時(shí)測(cè)量平臺(tái)的測(cè)量范圍，這就要求測(cè)量平臺(tái)隨之向前移動(dòng)，為滿足掘進(jìn)機(jī)無人 連續(xù)測(cè)量的要求。而測(cè)量平臺(tái)向前移動(dòng)后，發(fā)射站需要進(jìn)行重新標(biāo)定其在全局坐標(biāo)系中的 位置坐標(biāo)。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于iGPS的發(fā)射站快速標(biāo)定方法，該方法僅通 過單個(gè)定位接收器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射站的重新標(biāo)定，參見圖1，圖2。具體描述如下：
[0032] (1)建立全局坐標(biāo)系及局部坐標(biāo)系
[0033] 通過全站儀等設(shè)備建立巷道坐標(biāo)并作為全局坐標(biāo)系0XYZ，在標(biāo)定過程中，發(fā)射站 是通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置的作用下，移動(dòng)到不同位置的，為了保證測(cè)量精度且可實(shí)現(xiàn)功能的前 提下，選擇4個(gè)發(fā)射站的移動(dòng)位置為例進(jìn)行說明，分別規(guī)定為A、B、C、D，且4點(diǎn)均在同一水 平面上。規(guī)定A點(diǎn)為發(fā)射站所在的初始時(shí)刻點(diǎn)，則建立測(cè)量平臺(tái)坐標(biāo)系01X1Y1Z1和發(fā)射站 的初始坐標(biāo)系cyg^z。即為在a點(diǎn)時(shí)的發(fā)射站局部坐標(biāo)系oaxayaz a，坐標(biāo)軸方向參見圖1。
[0034] (2)安裝并標(biāo)定定位接收器
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