机动设备位姿测量系统及测量方法

摘要

本发明涉及一种机动设备位姿测量系统，其特点是：在机动设备后方巷道顶部安装四个激光测距模块，使其测量机动设备上特定位置的点获得四个不同的测距距离，由这四个距离计算机动设备的相对预定轨迹的位置偏移以及在垂直面上的角度偏移，并把偏移数据通过无线通信模块传送到机动设备上的处理系统，结合在机动设备上安装三轴加速度传感器测量机动设备相对水平面的倾角，可以得到机动设备的位姿参数，并可获得定位导航数据，处理系统通过CAN总线将定位导航数据传送到机动设备控制箱。本发明测量速度快，实时性好，测量精度高，无累积误差，适用于矿井下机动设备的位姿测量及定位导航。

主权项

一种机动设备位姿测量系统，包括：激光测距模块安装机架，激光测距模块，中央处理系统，ARM微控制器，无线通信模块，平面激光反射面，锥形激光反射面，三轴加速度传感器，其特征在于：激光测距模块：安装在激光测距模块安装机架上，激光测距模块用于测量机动设备的垂直面上的偏离数据和运动距离，所述激光测距模块有四个，每两个激光测距模块为一组，每个激光测距模块的激光射出方向为机动设备预定运动方向，其中第一激光测距模块和第二激光测距模块为一组，第一激光测距模块和第二激光测距模块相互平行，且间距为0.5m，第三激光测距模块和第四激光测距模块为一组，第三激光测距模块和第四激光测距模块相互平行，且间距为0.5m；所述平面激光反射面位于第一激光测距模块和第二激光测距模块发出的激光能投射到的位置，反射面颜色为白色或者橙黄色；所述锥形激光反射面位于第三激光测距模块和第四激光测距模块发出的激光能投射到的位置，反射面颜色为白色或者橙黄色；所述激光测距模块的测量方法是：使用第一激光测距模块和第二激光测距模块测量激光测距模块安装机架到机动设备上平行反射面的距离，根据两个距离之差以及第一激光测距模块和第二激光测距模块的间距换算出机动设备的水平偏向角度；使用第三激光测距模块和第四激光测距模块测量激光测距模块安装机架到机动设备上锥形反射面的距离，根据两个距离之差以及第三激光测距模块和第四激光测距模块间距算出机动设备的水平偏向位移；ARM微控制器：安装在激光测距模块安装机架上，ARM微控制器将四个测距模块的数据通过无线通信模块传送到中央处理系统；无线通信模块：安装在机动设备和激光测距模块安装机架上，用于将激光测距模块的数据传输到中央处理系统；平面激光反射面及锥形激光反射面：安装在机动设备尾部；激光测距模块安装机架：安装在机动设备后方巷道顶部；三轴加速度传感器：安装在机动设备上，利用其垂直轴的测量数据来辅助获取机动设备相对水平面倾角；中央处理系统：用于采集激光测距模块和三轴加速度传感器的数据并进行数学处理，获得机动设备行走数据，并通过CAN总线将行走数据传送到机动设备控制箱中。