井下采煤机捷联惯导系统的组合初始对准系统及对准方法 .pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN105371871A

(43)申请公布日2016.03.02

(21)申请号CN201510869993.0

(22)申请日2015.12.02

(71)申请人中国矿业大学

地址221116江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院

(72)发明人李威杨海许少毅张金尧司卓印刘玉飞魏华贤鞠锦勇路恩董事盛连超杨

康王茗须晓锋徐晗

(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)

代理人杨晓玲

(51)Int.CI

G01C25/00

G01C21/16

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

井下采煤机捷联惯导系统的组合初

始对准系统及对准方法

(57)摘要

一种井下采煤机捷联惯导系统的组

合初始对准系统及对准方法，属于井下采

煤机定位导航初始对准系统及对准方法。

该系统由安装在采煤机上的捷联惯导系

统、无线传感器网络移动节点、倾角传感

器、地磁场传感器以及安装在液压支架上

的锚节点组成。在捷联惯导粗对准后利用

无线传感器网络测量采煤机的位置信息，

倾角传感器测量横滚、俯仰角，地磁场传

感器测量偏航角，构建采煤机的位姿量测

方程，并结合捷联惯导粗对准后的误差模

型建立状态方程，进行融合滤波，得到精

确的采煤机位姿信息，并进行捷联惯导的

精对准，完成初始对准。实现了煤矿井下

恶劣封闭环境下的捷联惯导组合精确初始

对准，大幅提高采煤机捷联惯导系统大失

准角下的组合定位精度。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种井下采煤机捷联惯导系统的组合初始对准系统，其特征是：组合初始对准系

统包括：采煤机1、地磁传感器2、倾角传感器3、捷联惯性导

航系统4、无线传感器网络移动节点5、刮板输送机6、液压支架7

和无线传感器网络锚节点8；地磁传感器2、倾角传感器3、捷联惯性导航

系统4和无线传感器网络移动节点5连接在采煤机1上，采煤机1骑在刮板

输送机6上进行往复割煤运动；液压支架7上连接有无线传感器网

络锚节点8；所述的无线传感器网络锚节点由屏蔽网线进行连接，

并通过交换机对无线数据进行传输至定位主机中；所述的捷联惯导系统、倾角传感

器、地磁场传感器通过一个无线数据发送模块将定位数据传送至远

端的定位主机中。

2.根据权利要求1所述的井下采煤机捷联惯导系统的组合初始对准系统的对准方法，

其特征是：组合初始对准方法，在捷联惯导粗对准后利用无线

传感器网络测量采煤机的位置信息，倾角传感器测量横滚、俯仰

角，地磁场传感器测量偏航角，按照时间同步方法构建采煤机的位姿量测

方程，并结合捷联惯导粗对准后的误差模型建立状态方程，进行融合滤波，

得到精确的采煤机位姿信息，并进行捷联惯导的精对准，完成初始

对准；具体步骤如下：

1)捷联惯导系统中的三轴加速度计和三轴陀螺仪在采煤机静止时，测量采煤机的三

轴加速度和三轴角速度信息，在经过一段时间后，对采集到的

数据进行处理，利用重力加速度特性以及地球自转角速率特性，建

立采煤机静止时的捷联惯导初始姿态转换矩阵，并利用测量