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龍圖騰網(wǎng)恭喜華中科技大學(xué)申請(qǐng)的專利一種掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法、系統(tǒng)、介質(zhì)、設(shè)備及終端獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN114777749B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-03-21發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202210446784.5，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01C15/00；該發(fā)明授權(quán)一種掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法、系統(tǒng)、介質(zhì)、設(shè)備及終端是由朱國(guó)力;賀泊寧;張代林設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-04-26向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法、系統(tǒng)、介質(zhì)、設(shè)備及終端在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明屬于掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法、系統(tǒng)、介質(zhì)、設(shè)備及終端，在測(cè)量完棱鏡1至棱鏡n?1后，測(cè)量棱鏡n時(shí)預(yù)測(cè)棱鏡1至棱鏡n?1在測(cè)量棱鏡n時(shí)的坐標(biāo)；讀取該時(shí)刻角度傳感器輸出的3個(gè)姿態(tài)角，將預(yù)測(cè)的棱鏡1至棱鏡n?1的坐標(biāo)和測(cè)量的棱鏡n的坐標(biāo)聯(lián)立方程組，進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)位姿的求解。本發(fā)明為解決掘進(jìn)機(jī)施工中多棱鏡姿態(tài)測(cè)量精度低的難題，提出基于多棱鏡軌跡預(yù)測(cè)的掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法。相較于未預(yù)測(cè)的模型，本發(fā)明的基于多棱鏡軌跡預(yù)測(cè)的掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法能夠顯著提高測(cè)量精度和測(cè)量頻率。本發(fā)明解決了因棱鏡測(cè)量不同步產(chǎn)生的位置誤差，提高了位姿測(cè)量的精度。

本發(fā)明授權(quán)一種掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法、系統(tǒng)、介質(zhì)、設(shè)備及終端在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法，其特征在于，所述掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法包括：在測(cè)量完棱鏡1至棱鏡n-1后，測(cè)量棱鏡n時(shí)預(yù)測(cè)棱鏡1至棱鏡n-1在測(cè)量棱鏡n時(shí)的坐標(biāo)；讀取該時(shí)刻角度傳感器輸出的2個(gè)姿態(tài)角，將預(yù)測(cè)的棱鏡1至棱鏡n-1的坐標(biāo)和測(cè)量的棱鏡n的坐標(biāo)聯(lián)立方程組，進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)位姿的求解；所述掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法包括以下步驟：步驟一，利用全站儀依次測(cè)量掘進(jìn)機(jī)上多個(gè)棱鏡的坐標(biāo)，利用安裝在掘進(jìn)機(jī)上的角度傳感器測(cè)量多個(gè)姿態(tài)角；步驟二，利用分段卡爾曼濾波算法預(yù)測(cè)多個(gè)棱鏡在同一時(shí)刻下的坐標(biāo)；步驟三，采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型建立測(cè)量方程組，利用最小二乘法對(duì)位姿進(jìn)行求解；所述掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法還包括：在掘進(jìn)機(jī)上安裝n個(gè)棱鏡和m個(gè)姿態(tài)角的角度傳感器；全站儀依次測(cè)量1～n個(gè)棱鏡的坐標(biāo)，完成第n個(gè)棱鏡測(cè)量后，預(yù)測(cè)1～n-1號(hào)棱鏡在測(cè)量n號(hào)棱鏡時(shí)刻的坐標(biāo)，將坐標(biāo)統(tǒng)一到同一時(shí)刻的同一坐標(biāo)系下；預(yù)測(cè)算法采用分段卡爾曼濾波算法進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)算法為依次匹配掘進(jìn)機(jī)所處的設(shè)計(jì)線路的線性，建立狀態(tài)方程，并與觀測(cè)值融合，進(jìn)行卡爾曼濾波預(yù)測(cè)；多個(gè)棱鏡使用2個(gè)及2個(gè)以上的棱鏡；所述角度傳感器采用傾角傳感器或陀螺儀傳感器，所述姿態(tài)角使用2個(gè)姿態(tài)角；狀態(tài)方程根據(jù)掘進(jìn)機(jī)當(dāng)前所處的設(shè)計(jì)線路段的線型進(jìn)行確定，分別按照直線段、緩和曲線段和圓曲線段進(jìn)行確定；所述掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量方法還包括：1構(gòu)建狀態(tài)方程1直線狀態(tài)方程Xk+1＝ΦXk+ΓWk；X＝[NEHdlva]T； 2緩和曲線狀態(tài)方程 其中，X＝[NEHldlvaθdθβ]T； M11＝cosθk·cosβk·cosα-sinθk·cosβk·sinα；M12＝-dlk·sinθk·cosβk·cosα-dlk·cosθk·cosβk·sinα；Μ13＝-dlk·cosθk·sinβk·cosα+dlk·cosθk·sinβk·sinα；M21＝cosθk·cosβk·sinα+sinθk·cosβk·cosα；M22＝-dlk·sinθk·cosβk·cosα+dlk·cosθk·cosβk·cosα；M23＝-dlk·cosθk·sinβk·cosα-dlk·sinθk·sinβk·cosα； 3圓曲線狀態(tài)方程圓曲線與緩和曲線結(jié)構(gòu)類似，只有角度增量計(jì)算有區(qū)別因此對(duì)于公式有：M31＝0； 其中，N為北坐標(biāo)，E為東坐標(biāo)，H為高程，dL為油缸增量，α為設(shè)計(jì)線路的方位角，T為測(cè)量周期，β為俯仰角，L為前進(jìn)距離；速度v和加速度a通過(guò)測(cè)量得到；2構(gòu)建觀測(cè)方程掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)距離通過(guò)油缸行程傳感器測(cè)量得到，棱鏡坐標(biāo)通過(guò)全站儀測(cè)量得到，采用油缸行程傳感器的行程和全站儀測(cè)量得到的棱鏡的坐標(biāo)作為觀測(cè)量；采用全站儀測(cè)量的棱鏡坐標(biāo)和油缸行程傳感器測(cè)量的油缸行程作為觀測(cè)值，列出觀測(cè)方程：Z＝[NEHL]T； 3預(yù)測(cè)更新1直線段采用kalman濾波直接進(jìn)行預(yù)測(cè)： Pk+1|k＝φk+1|kPkφTk+1|k+Qk+1；Kk+1＝Pk+1|kHTk+1[Hk+1Pk+1|kHTk+1+Rk+1]-1； Pk+1＝[I-Kk+1Hk+1]Pk+1|k；2對(duì)于緩和曲線和圓曲線段因?yàn)榇嬖诜蔷€性函數(shù)，對(duì)線性化后的模型采用擴(kuò)展kalman進(jìn)行預(yù)測(cè)，則： Pk+1|k＝Φk+1|kPkΦTk+1|k+Qk+1；Kk+1＝Pk+1|kHTk+1[Hk+1Pk+1|kHTk+1+Rk+1]-1； Pk+1＝[I-Kk+1Hk+1]Pk+1|k。

如需購(gòu)買(mǎi)、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請(qǐng)人或?qū)＠麢?quán)人華中科技大學(xué)，其通訊地址為：430074 湖北省武漢市洪山區(qū)珞喻路1037號(hào)；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。