一种基于iGPS的发射站快速标定方法技术

本发明专利技术设计了一种基于iGPS的发射站快速标定方法，定位接收器安装在单站多点分时测量平台后方的巷道顶板上，建立巷道坐标系OXYZ并作为全局坐标系、定义测量平台坐标系O1X1Y1Z1、发射站初始位置坐标系OiXiYiZi，标定定位接收器在全局坐标系中的位置坐标(xp,yp,zp)；发射站在自动旋转装置作用下绕O1轴旋转从而移动到不同位置处并均向测量空间发射光信号，确定发射站与测量平台原点的位置关系；定位接收器通过接收不同位置处发射站发出的光信号，建立接收器与测量平台原点在全局坐标系下的位置关系方程组，通过迭代算法解算出测量平台原点在全局坐标系中的位置坐标；再根据测量平台与发射站的位置关系计算出发射站在全局坐标系中的位置坐标从而实现位置标定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于iGPS的发射站标定方法，特别涉及一种基于iGPS的发射站快速 标定方法，以满足对掘进机无人连续测量的要求。
技术介绍
在对掘进机进行测量时，随着不断向前掘进，会导致其超出iGPS测量范围，这就 要求发射站的位置不断移动，以满足测量要求。目前，常用的方法是采用全站仪等设备对移 动位置的目标进行标定，这就要求有多人参与。而对于进行无人作业的掘进机进行测量时， 则要求发射站位置标定无人化。iGPS是一种具有测量空间范围大、可测点数目多且同时测 量、测量精度高、测量时间短等特点无人坐标测量技术，广泛应用在大型、或超大型装备制 造业的定位及装配上。然后，iGPS在测量过程中至少需要两个发射站才能完成，存在着标 定过程繁琐，成本较高等问题，需要对其升级改造，以满足对掘进机无人连续测量的要求。
技术实现思路
1.本专利技术公开了，其特征在于，所述方法包 括如下步骤： (1)安装定位接收器在距iGPS单站多点分时测量平台一定距离的后方巷道顶板 适宜位置处，建立巷道坐标系OXYZ、iGPS单站多点分时测量平台坐标系OAYJi、发射站初 始位置坐标系0AYA，以巷道坐标系为全局坐标系，标定定位接收器在全局坐标系的位置 坐标（xp，yp，zp); (2)发射站在自动旋转装置作用下绕h轴旋转从而移动到不同位置处并均向测量 空间发射扇面激光信号和同步脉冲光信号，确定发射站在不同位置处时与测量平台的位置 关系； (3)定位接收器通过接收不同位置处发射站发出的光信号，并结合发射站实时位 置坐标系与全局坐标系的转换方程，建立接收器与测量平台坐标系OiUZi原点在全局坐 标系下的位置关系方程组，通过迭代算法解算出测量平台坐标系OiUZi原点在全局坐标 系中的三维坐标； (4)根据测量平台与发射站的位置关系计算出发射站在全局坐标系中的位置坐标 从而实现位置标定。 2.所述安装定位接收器在距iGPS单站多点分时测量平台一定距离的后方巷道顶 板适宜位置处，保证自动旋转装置的正常运行。3.所述建立巷道坐标系0XYZ为笛卡尔坐标系，通过全站仪等设备在巷道后方处 建立。 4.所述标定定位接收器在全局坐标系的位置坐标（xp,yp,zp)通过全站仪等标定 设备进行准确标定得到。 5.所述建立接收器与测量平台坐标系原点在全局坐标系下的位置关系方 程组的操作具体为： 假设在测量过程中，定位接收器在全局坐标系中的位置坐标为（xp，yp，zp)，发射站 在全局坐标系中的实时待测坐标为（Xi, yi,Zl)，测量平台坐标系0AYA原点在全局坐标 系中的位置坐标为(乂则发射站在不同位置处时与测量平台的位置关系为： 式中ai为自由旋转装置中编码器所测得的角度，1为机械臂的臂长。 定位接收器与发射站在全局坐标系中的实时坐标组成的位置关系方程组为： 式中心㈨上n2l(t2l)分别为不同位置处的发射站发出的两束扫描平面光信号分 别扫过接收器时所对应平面的法向量，别为发 射站实时位置坐标系转换为全局坐标系的旋转矩阵和平移向量。 通过迭代算法解算出测量平台坐标系GAYA原点在全局坐标系中的三维坐标 根据测量平台与发射站的位置关系计算出发射站在全局坐标系中的位置坐标 (Xl，yi，Zl)从而实现位置标定，以满足对掘进机无人连续测量的要求。 本专利技术提供的技术方案的有益效果是： 本专利技术提供的，本方法仅通过单个定位接 收器、单站多点分时测量平台，即可实现发射站快速标定，以满足对掘进机无人连续测量的 要求。在定位接收器位置坐标可知的情况下，发射站通过自动旋转装置可移动到不同位置 向测量空间发射光信号，定位接收器接收到光信号后可建立测量平台坐标系原点与发射站 的位置关系方程组，通过迭代算法即可计算出测量平台坐标系原点在全局坐标系中的位置 坐标，并根据测量平台与发射站的位置关系计算出发射站在全局坐标系中的位置坐标从而 实现空间无人定位。 上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。 本专利技术的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。【附图说明】 图1基于iGPS的发射站快速标定方法原理图； 图2测量流程图。 附图中，各部件的列表如下： 1 :定位接收器； 2:发射站； 3:自动旋转装置； 4:掘进工作面。【具体实施方式】： 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方 式作进一步地详细描述。 在掘进巷道过程中，随着掘进机不断向前掘进，安转在其机身上的接收器将超出 单站多点分时测量平台的测量范围，这就要求测量平台随之向前移动，为满足掘进机无人 连续测量的要求。而测量平台向前移动后，发射站需要进行重新标定其在全局坐标系中的 位置坐标。因此，本专利技术实施例提供了，该方法仅通 过单个定位接收器即可实现对发射站的重新标定，参见图1，图2。具体描述如下： (1)建立全局坐标系及局部坐标系 通过全站仪等设备建立巷道坐标并作为全局坐标系0XYZ，在标定过程中，发射站 是通过自动旋转装置的作用下，移动到不同位置的，为了保证测量精度且可实现功能的前 提下，选择4个发射站的移动位置为例进行说明，分别规定为A、B、C、D，且4点均在同一水 平面上。规定A点为发射站所在的初始时刻点，则建立测量平台坐标系01X1Y1Z1和发射站 的初始坐标系cyg^z。即为在a点时的发射站局部坐标系oaxayaz a，坐标轴方向参见图1。 (2)安装并标定定位接收器[0当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术公开了一种基于iGPS的发射站快速标定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)安装定位接收器在距iGPS单站多点分时测量平台一定距离的后方巷道顶板适宜位置处，建立巷道坐标系OXYZ、iGPS单站多点分时测量平台坐标系O1X1Y1Z1、发射站初始位置坐标系OiXiYiZi，以巷道坐标系为全局坐标系，标定定位接收器在全局坐标系的位置坐标(xp,yp,zp)；(2)发射站在自动旋转装置作用下绕O1轴旋转从而移动到不同位置处并均向测量空间发射扇面激光信号和同步脉冲光信号，确定发射站在不同位置处时与测量平台的位置关系；(3)定位接收器通过接收不同位置处发射站发出的光信号，并结合发射站实时位置坐标系与全局坐标系的转换方程，建立接收器与测量平台坐标系O1X1Y1Z1原点在全局坐标系下的位置关系方程组，通过迭代算法解算出测量平台坐标系O1X1Y1Z1原点在全局坐标系中的三维坐标；(4)根据测量平台与发射站的位置关系计算出发射站在全局坐标系中的位置坐标从而实现位置标定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴淼，陶云飞，贾文浩，符世琛，张敏骏，宗凯，杨健健，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11