CN111854712A - 自动测量综采工作面目标点坐标的方法和测量机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于自动测量综采工作面目标点坐标的方法和测量机器人系统。通过本发明实施例，陀螺全站仪搜索已知控制点标识并识别其点号，在控制点数据文件或数据库中查询点号及相应的大地坐标；根据控制点大地坐标、控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角度、陀螺全站仪的角度距离测量值确定陀螺全站仪的大地坐标；根据搜索方位角和角度范围参数搜索综采工作面内固定或移动目标点标识并识别其点号，测量并计算其大地坐标，实现了矿井综采工作面内目标点基于大地坐标的中继传导和定位。综采工作面也可以安装多个陀螺全站仪组成大地坐标控制网，实现综采工作面固定或移动目标点大地坐标测量的区域全覆盖。

Description

自动测量综采工作面目标点坐标的方法和测量机器人系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及自动测量综采工作面目标点坐标的方法和测量机器人系统。

背景技术

2020年3月，国家发改委、国家能源局、应急管理部、国家煤矿安全监察局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，以前所未有的高度从国家战略层面全面推动煤矿智能化技术的变革，提出推进煤矿机器人研发及产业化应用。智能矿井建设的目的是少人或无人，而且需要实现生产过程数据的实时、自动采集和处理。综采工作面是矿山生产的关键场所，安全事故的多发地点，因此综采工作面生产过程的少人或无人是智能矿井建设的重中之重。

为了适应地层空间形态的变化和基于地质模型的自适应开采，最终达到少人或无人的目的，需要实现根据钻孔等大地坐标数据生成的巷道模型、地质模型与采煤机等机电设备处于同一坐标系。目前，基于惯导和里程计组合定位的坐标是相对坐标，无法与地质模型耦合。所以，需要把巷道中的已知大地坐标导线点三维坐标自动传输给采煤机、液压支架、刮板运输机等机电设备上的固定、移动目标点，并解算出它们的大地坐标。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供自动测量综采工作面目标点坐标的方法和测量机器人系统。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种自动测量综采工作面目标点坐标的方法，所述方法包括：

获取控制点标识的点号；

依据所述点号在控制点数据文件或数据库中进行查询操作，得到所述控制点标识对应控制点的大地坐标；

根据巷道内所述控制点的大地坐标、所述控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角度、陀螺全站仪的角度距离测量值，确定所述陀螺全站仪的大地坐标；

根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动的目标点标识；

通过图像识别或有源信号识别的方式识别所述目标点标识的点号；

根据所述陀螺全站仪的大地坐标，测量所述点号对应目标点的大地坐标。

优选的，所述大地坐标包括相对坐标和绝对坐标。相对坐标为基于指定大地坐标基点整体平移的坐标。绝对坐标为基于大地坐标原点的大地坐标。

优选的，所述获取控制点标识的点号的步骤，包括：

根据搜索方位角和角度范围参数对所述控制点标识进行搜索；

搜索到所述控制点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述控制点的对应点号；或通过有源信号识别得到所述控制点的对应点号。

优选的，所述根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动的目标点标识的步骤，包括：

根据矿井综采工作面倾向的方位角，确定所述目标点标识对应的搜索方位角和角度范围参数；

根据所述搜索方位角和角度范围参数，对所述目标点标识进行搜索。

优选的，所述测量所述目标点的大地坐标的步骤，包括：

以所述陀螺全站仪的大地坐标为控制点坐标，用测量机器人自动测量计算综采工作面所述目标点的大地坐标。

优选的，矿井综采工作面安装有多个陀螺全站仪，所述方法包括：

每个陀螺全站仪都将测量的目标点的点号和所述目标点的大地坐标存储到所述控制点数据文件或数据库中，以用于所述多个陀螺全站仪传导所述大地坐标；

任一陀螺全站仪在搜索已知控制点过程中，搜索到任一目标点且识别出所述目标点的点号后，根据所述点号对所述控制点数据文件或数据库中进行查询操作；

若查询到所述点号对应的大地坐标，则以所述大地坐标作为控制点坐标；

若查询不到所述大地坐标，则继续搜索其他目标点，直到搜索到被其他陀螺全站仪识别和测量出大地坐标的目标点为止。

本发明实施例还公开了一种自动测量综采工作面目标点坐标的测量机器人系统，优选的，所述系统包括：工控机、陀螺全站仪、控制点标识、目标点标识，所述陀螺全站仪与工控机通过通讯系统建立通信连接，所述工控机中部署了控制系统，其中：

所述工控机，用于依据所述控制系统，根据所述陀螺全站仪发送的控制点的点号在控制点数据文件或数据库中进行查询操作，得到所述点号对应控制点的大地坐标；

所述陀螺全站仪，安装在综采工作面内与目标点能够通视、相对稳定、不频繁移动的液压支架上的合适位置，用于获取控制点标识的点号，并将所述点号发送给所述工控机，以及根据巷道内所述控制点的大地坐标、所述控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角度、陀螺全站仪的角度距离测量值，确定所述陀螺全站仪的大地坐标，并根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动目标点标识，得到所述目标点标识的点号，再根据陀螺全站仪自身的大地坐标，测量计算出目标点的大地坐标。

优选的，所述陀螺全站仪，根据搜索方位角和角度范围参数对所述控制点标识进行搜索，且在搜索到所述控制点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述控制点的对应点号；或通过有源信号识别得到所述控制点的对应点号。

优选的，所述工控机，根据矿井综采工作面倾向的方位角，确定所述目标点标识对应的搜索方位角和角度范围参数，对所述目标点标识进行搜索，且在搜索到所述目标点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述目标点的对应点号；或通过有源信号识别得到所述目标点的对应点号。

优选的，所述陀螺全站仪，以所述陀螺全站仪的大地坐标为控制点坐标，用测量机器人自动测量计算综采工作面所述目标点的大地坐标。

优选的，矿井综采工作面安装有多个陀螺全站仪，组成测量机器人群；所述系统包括：

每个陀螺全站仪都将测量的目标点的点号和所述目标点的大地坐标存储到所述控制点数据文件或数据库中，以用于所述多个陀螺全站仪传导所述大地坐标；

所述多个陀螺全站仪中任一陀螺全站仪在搜索已知控制点过程中，搜索到任一目标点且识别出所述目标点的点号后，根据所述点号对所述控制点数据文件或数据库进行查询操作；

若查询到所述点号对应的大地坐标，则以所述大地坐标为控制点坐标；

若查询不到所述大地坐标，则继续搜索其他目标点，直到搜索到被其他陀螺全站仪识别和测量出大地坐标的目标点为止。

本发明实施例包括以下优点：

本发明通过获取控制点标识的点号；依据所述点号在控制点数据文件或数据库中进行查询操作，得到所述控制点标识对应控制点的大地坐标；根据巷道内所述控制点的大地坐标、所述控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角度、陀螺全站仪的角度距离测量值，确定所述陀螺全站仪的大地坐标；根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动的目标点标识；通过图像识别或有源信号识别的方式识别所述目标点标识的点号；根据所述陀螺全站仪的大地坐标，测量所述点号对应目标点的大地坐标。实现了矿井综采工作面各目标点基于大地坐标的定位，也实现了矿井综采工作面高精度测量的无人化。本发明设计合理，充分考虑了矿井综采工作面生产的现状及实施的可行性，具有良好的推广价值。

附图说明

图1是本发明的一种自动测量综采工作面目标点坐标的方法设备布置图；

图2是本发明的一种自动测量综采工作面目标点坐标的方法流程图；

图3是本发明的一种自动测量综采工作面目标点坐标的测量机器人系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的构思：在矿井中提前布置多个控制点标识，并提前测得这些控制点标识所在位置的大地坐标。用该大地坐标确定陀螺全站仪的大地坐标。用陀螺全站仪搜索至少一个目标点，测量得到陀螺全站仪和各对应目标点的相对位置关系，并用相对位置关系和陀螺全站仪的大地坐标，计算出对应目标点的大地坐标，以达到掌控各目标点位置信息的目的。在本发明中固定或移动目标点可以是矿井综采工作面内的采煤机、液压支架、刮板运输机等。

本发明实施例中，以矿井下目标点无法使用传统的地面精确定位(如GPS导航定位、北斗导航定位、UWB导航定位等方法)为应用场景作为例子对矿井综采工作面自动测量目标点坐标的方法进行介绍。

参见图1，在各控制点上安装控制点标识，各控制点标识具有唯一标识作用的点号。在各固定或移动目标点上安装目标点标识，各目标点标识为具有唯一标识作用的点号。陀螺全站仪安装在矿井综采工作面内与目标点能够通视、相对稳定、不频繁移动的液压支架上的合适位置。陀螺全站仪对面顺槽的壁上间隔N米安装控制点标识，控制点标识被预先通过人工采用导线测量等测量方式确定各控制点标识的大地坐标。工控机附加在陀螺全站仪上。陀螺全站仪与工控机通过通讯系统建立通信连接。

以下是各设备的详细介绍。

1、陀螺全站仪

陀螺全站仪是包含了高精度陀螺寻北仪的一种高精度自主式测量设备。陀螺全站仪在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰。

主要用于寻找坐标真北方位角度，自动搜索已知控制点标识和目标点标识，追踪目标点标识，测量目标点的三维坐标。

在本发明实施例中，陀螺全站仪随矿井综采工作面的推进而推进。

2、工控机

工控机为安装有操作系统的工业计算机。其中，工控机中部署了控制系统。

该控制系统是指整个无人值守系统的控制大脑，主要负责陀螺全站仪启动关闭、陀螺全站仪整平、控制点搜索、控制点识别、控制点坐标获取、测量设站点(陀螺全站仪所在位置)的大地坐标、目标点追踪、目标点识别、目标点测量。

3、控制点标识、目标点标识

控制点标识指大地坐标的控制点位置坐标的唯一标识。

目标点标识指需要测量大地坐标的固定、移动目标点上设置的唯一标识。

控制点标识和目标点标识可以为棱镜或者有源信号等其他能被陀螺全站仪识别的标识物。

在本发明实施例中，工控机给陀螺全站仪提供控制点的大地坐标，陀螺全站仪用光学测量方法测量陀螺全站仪分别与对应控制点标识、目标点标识的距离和角度，以使陀螺全站仪结合测量值和控制点的大地坐标，计算得到目标点的大地坐标。

参见图2，示出了本发明的一种自动测量综采工作面目标点坐标的方法流程图，该方法包括：

步骤201：开机

接通电源，让整个矿井综采工作面自动测量固定、移动目标点坐标的系统通电，通过工控机内的控制系统下发陀螺全站仪开机命令，以使陀螺全站仪开机，并进入待机状态。

步骤202：陀螺全站仪静态寻北。

工控机中的控制系统下发静态寻北命令，并将该命令发送给陀螺全站仪。陀螺全站仪接收到该命令后，借助该命令数据包中携带的当地纬度信息，寻找到控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角。

步骤203：陀螺全站仪搜索已知控制点标识。

在本发明实施例中，根据搜索方位角和角度范围参数对所述控制点标识进行搜索。

具体的，工控机中的控制系统下发控制点标识搜索指令，该指令中携带指示陀螺全站仪的搜索方位角、角度范围参数(具体包括：水平角范围、俯仰角范围)。陀螺全站仪接收到该控制点标识搜索指令后，根据该指令中的携带的上述搜索参数进行控制点标识搜索，精确锁定一个控制点标识。陀螺全站仪对该控制点标识进行拍照，得到该控制点标识的图像。

如果在M分钟时长内陀螺全站仪没有搜索到一个控制点标识，则停止搜索，陀螺全站仪停止N分钟后，用上述搜索参数重新搜索已知控制点标识，若还是没有搜索到一个控制点标识，则陀螺全站仪向控制系统发送一个搜索失败的反馈信息，让控制系统重新设置一套控制点标识的搜索参数，并发送给陀螺全站仪，以使陀螺全站仪用该重新设置的搜索参数继续搜索已知控制点标识，以此循环，直到陀螺全站仪得到一个控制点标识的图像。

步骤204：陀螺全站仪对控制点标识进行点号识别。

在本发明实施例中，搜索到所述控制点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述控制点的对应点号。

具体的，陀螺全站仪得到的图像中，控制点标识的点号为对应控制点的唯一标识。陀螺全站仪中内置了预设的图像识别模型。陀螺全站仪会对一个控制点标识拍摄多张图像，以保证至少有一张图像能够清晰识别出该控制点的点号。陀螺全站仪通过对得到的这些图像进行一一识别，得到控制点的点号并将该点号发送到工控机中。

对控制点标识进行点号识别的方法还包括，通过有源信号识别得到所述控制点的对应点号。

其中，有源信号识别指的是用固定波段、频率的电磁波识别唯一标识的方法和技术。

如果陀螺全站仪识别控制点的点号失败，则陀螺全站仪用最近一次搜索已知控制点标识并成功的搜索参数，作为重新搜索已知控制点标识的搜索参数，跳转执行步骤203。

需要说明的是，控制点标识是工作人员在矿井中提前设置的。例如，在陀螺全站仪对面顺槽的壁上提前间隔3～5米放置一个控制点标识。且在放置完成后，工作人员预先通过人工采用导线测量等测量方式对每个控制点标识进行对应大地坐标的测量，并将这些大地坐标预先存储在工控机中，以控制点数据文件或数据库的形式备用。

需说明的是上述步骤203、204为获取控制点标识的点号的步骤。

步骤205：控制点的大地坐标获取。

在本发明实施例中，依据所述点号在控制点数据文件或数据库中进行查询操作，得到所述控制点标识对应控制点的大地坐标；。

具体的，控制系统以接收到的点号为查询条件，在控制点数据文件或数据库中进行查询操作，得到该点号对应控制点标识的大地坐标。该控制系统将该大地坐标发送到陀螺全站仪。

如果因为控制点标识的大地坐标未测量，和/或控制点标识识别错误等原因，导致获取控制点的大地坐标失败，则陀螺全站仪用最近一次搜索已知控制点标识并成功的搜索参数，作为重新搜索已知控制点标识的搜索参数，跳转执行步骤203。

步骤206：测量设站点的大地坐标。

在本发明实施例中，根据巷道内所述控制点的大地坐标、所述控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角度、陀螺全站仪的角度距离测量值，确定所述陀螺全站仪的大地坐标。

角度距离测量值包含了点到点的距离值，和点与点的连线与坐标轴形成的夹角。

具体的，陀螺全站仪以三维大地坐标系为基础，测量自身到步骤204中被选择点号对应的控制点的角度距离测量值。陀螺全站仪根据角度距离测量值，确定该控制点相对于陀螺全站仪的相对三维坐标。陀螺全站仪在控制点的大地坐标基础上，根据上述相对三维坐标，得到陀螺全站仪所在位置的三维大地坐标。其中，陀螺全站仪所在位置的三维坐标即为陀螺全站仪所在位置的三维大地坐标；陀螺全站仪所在位置即为设站点。

例如，陀螺全站仪测得控制点相对于陀螺全站仪的相对三维坐标为(Δx,Δy,Δz)，控制点的大地坐标为(x,y,z)，那么陀螺全站仪的大地坐标为(x-Δx,y-Δy,z-Δz)。

本发明以控制点的大地坐标为基准，使得陀螺全站仪的地理位置不管怎么变化，都可以准确获知自身的大地坐标。

步骤207：陀螺全站仪搜索目标点。

在本发明实施例中，根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动的目标点标识。具体包括：根据矿井综采工作面倾向的方位角，确定所述目标点标识对应的搜索方位角和角度范围参数；根据所述搜索方位角和角度范围参数，对所述目标点标识进行搜索。

具体的，矿井综采工作面倾向的方位角包括：各固定或移动目标点相对于陀螺全站仪的大致方位角。

控制系统在确定需要给哪些固定或移动目标点测量大地坐标后，控制系统根据各固定或移动的目标点相对于陀螺全站仪的大致方位信息给对应目标点设置一套目标点搜索参数，该目标点搜索参数包括：搜索的方位角、角度范围参数(包括：水平角范围、俯仰角范围)。这些目标点搜索参数用于陀螺全站仪搜索对应目标点标识。

若陀螺全站仪在预定时间M分钟内通过目标点搜索参数没有搜索到任何目标点标识，则陀螺全站仪停止N分钟后，用该目标点标识搜索参数重新搜索。若还是没有搜索到目标点标识，则陀螺全站仪向控制系统发送以一个搜索失败的反馈信息，让控制系统根据矿井综采工作面信息重新设置一套目标点搜索参数，以使陀螺全站仪用该重新设置的搜索参数继续搜索目标点标识。以此循环，直到成功搜索到对应目标点的目标点标识。

需要说明的是：搜索已知控制点标识或目标点标识失败后停止N分钟的原因是由于控制点标识或目标点标识被遮挡或其它原因使得控制点标识或目标点标识搜索失败，而陀螺全站仪是随着矿井综采工作面的推移而移动或者遮挡物可能会离开通视范围，因此，在这N分钟内，陀螺全站仪、控制点标识或目标点标识可能会因为陀螺全站仪和/或目标点和/遮挡物位置的移动而解除遮挡或其它导致搜索失败的因素，让陀螺全站仪能够重新搜索到控制点标识或目标点标识。

步骤208：陀螺全站仪进行目标点点号识别。

在本发明实施例中，通过图像识别或有源信号识别的方式识别所述目标点标识的点号。

具体的，在控制系统中每一套固定或移动目标点搜索参数对应一个需要搜索的目标点。控制系统一次只能发送一套目标点搜索参数。控制系统在接收到陀螺全站仪发送的搜索成功/失败的反馈信息后，才能给陀螺全站仪发送下一套目标点搜索参数，且目标点搜索参数以目标点搜索指令的形式下发给陀螺全站仪。

在本发明中，控制系统将一个固定或移动目标点对应的目标点搜索参数通过目标点搜索指令的形式发送给陀螺全站仪。陀螺全站仪接收该目标点搜索指令，并用其中的目标点搜索参数对对应目标点的目标点标识进行搜索。陀螺全站仪搜索到该目标点对应的目标点标识后，陀螺全站仪通过测量机器人拍照图像识别或者有源信号等其他方式识别出该目标点标识的点号。可选的，若搜索到的目标点标识为一个，则不需要点号识别。

本发明实施例以测量机器人拍照图像识别的方式进行详细说明，具体如下：

陀螺全站仪和搜索到的目标点标识在通视的情况下，陀螺全站仪先对目标点标识进行光学拍照，得到目标点标识对应的图像；然后，陀螺全站仪用内置的机器学习算法图像识别模型对该图像进行图像识别，得到图像中的点号，该点号为对应目标点的点号。其中，图像识别模型可以为Attent i on模型、CRNN-CTC模型等，本发明不做限制。

需说明的是如果上述图像不清晰，导致陀螺全站仪不能得到对应点号，那么陀螺全站仪将重新对对应目标点标识进行拍照和点号识别，直到识别出对应的点号为止。

如果陀螺全站仪识别固定、移动目标点点号失败，那么陀螺全站仪用最近一次搜索目标点标识并成功的搜索参数，作为重新搜索目标点标识的搜索参数，跳转执行步骤207。

步骤209：陀螺全站仪锁定固定或移动目标点标识并持续跟踪测量。

在本发明实施例中，根据所述陀螺全站仪的大地坐标，用测量机器人自动测量计算综采工作面所述目标点的大地坐标。

具体的，陀螺全站仪以所述陀螺全站仪的大地坐标为控制点坐标，自动测量所述目标点的大地坐标，将人从恶劣危险的工作环境中解放出来。即陀螺全站仪以自身的大地坐标作为控制点坐标，以陀螺全站仪所在位置为起点测量目标点的大地坐标。

优选的，陀螺全站仪可以测量出固定、移动目标点相对陀螺全站仪的相对三维坐标后，陀螺全站仪将该相对三维坐标，和陀螺全站仪的大地坐标做数学计算，得到该目标点的大地坐标。

例如，一个目标点相对于陀螺全站仪的相对三维坐标为(Δx,Δy,Δz)，陀螺全站仪的大地坐标为(x,y,z),那么该目标点的三维绝对大地坐标为(x+Δx,y+Δy,z+Δz)。

其中，在陀螺全站仪得到该目标点的大地坐标后，陀螺全站仪同时给控制系统反馈一个搜索成功的反馈信息，让控制系统判断是否有下一个需要搜索的目标点，若无，控制系统下发停止测量指令给陀螺全站仪，陀螺全站仪接收到该指令后停止运行；若有，则控制系统将另外一个目标点对应的目标点搜索参数以目标点搜索指令的形式下发给陀螺全站仪，陀螺全站仪根据该指令继续搜索目标点标识、点号识别、目标点大地坐标的测量。以此循环直到所有需要搜索的目标点完成点号识别和大地坐标测量后，控制系统下发停止测量指令给陀螺全站仪，陀螺全站仪接收到该指令后停止运行。

若陀螺全站仪追踪丢失固定、移动目标点标识，即陀螺全站仪还没有测量到目标点的大地坐标，就对视了该目标点标识的视野。则跳转执行步骤207。其中，陀螺全站仪追踪丢失目标点标识的情况至少包括目标点标识由于被遮挡导致陀螺全站仪和目标点标识无法通视。

可选的，在一个陀螺全站仪无法覆盖整个矿井综采工作面的情况下，矿井综采工作面需要安装多个陀螺全站仪。多个陀螺全站仪的工作流程如下：

矿井综采工作面安装有多个陀螺全站仪，组成测量机器人群；

每个陀螺全站仪都将测量的目标点的点号和所述目标点的大地坐标存储到所述控制点数据文件或数据库中，以用于所述多个陀螺全站仪传导所述大地坐标；

所述多个陀螺全站仪中任一陀螺全站仪在搜索已知控制点过程中，搜索到任一目标点且识别出所述目标点的点号后，根据所述点号对所述控制点数据文件或数据库中进行查询操作；

若查询到所述点号对应的大地坐标，则以所述大地坐标作为控制点坐标；

若查询不到所述大地坐标，则继续搜索其他目标点，直到搜索到被其他陀螺全站仪识别和测量出大地坐标的目标点为止。

本发明中，陀螺全站仪在测得目标点的大地坐标后，陀螺全站仪会将该目标点的点号和大地坐标存储到控制点数据文件或数据库中。

本发明中，在部分陀螺全站仪测得部分目标点的大地坐标后，这些已知大地坐标的目标点将会被其他的陀螺全站仪当成控制点。

具体的，在一个陀螺全站仪已经测得一个目标点的大地坐标的情况下，将该目标点的大地坐标和对应点号发送到工控机的控制点数据文件或数据库中存储。其它搜索到上述目标点的对应目标点标识的陀螺全站仪，识别出目标点标识的点号后，根据该点号在控制点数据文件或数据库中查询上述目标点的大地坐标。该陀螺全站仪将该目标点作为控制点，通过执行上述步骤206～209的方法，可以测量到其它目标点的大地坐标。通过该方法，可以通过多台陀螺全站仪在综采工作面构成动态大地坐标测量控制网，实现综采工作面固定或移动目标点大地坐标测量的区域全覆盖。

本发明的优点在于：

(1)本发明根据所述陀螺全站仪的三维坐标和所述相对三维坐标，确定对应目标点的大地坐标，以达到矿井综采工作面固定或移动目标点基于大地坐标的定位。

(2)本发明在陀螺全站仪对面顺槽的壁上提前间隔N放置一个控制点标识，使得陀螺全站仪容易搜索到控制点标识，保证了固定或移动目标点定位的顺利进行。

(3)本发明通过多台陀螺全站仪在综采工作面构成动态大地坐标测量控制网，实现综采工作面固定或移动目标点大地坐标测量的区域全覆盖。

(4)本发明克服了矿井综采工作面无法动态绝对定位的缺陷。

(5)本发明实现了矿井综采工作面高精度测量的无人化。

(6)本发明设计合理，充分考虑了矿井综采工作面生产的现状及实施的可行性，具有良好的推广价值。

参见图3，本发明的一种自动测量综采工作面目标点坐标的测量机器人系统结构图，该系统包括：工控机、陀螺全站仪、控制点标识、目标点标识，所述陀螺全站仪与工控机通过通讯系统建立通信连接，所述工控机中部署了控制系统，其中：

所述工控机，用于依据所述控制系统，根据所述陀螺全站仪发送的控制点的点号在控制点数据文件或数据库中进行查询操作，得到所述点号对应控制点的大地坐标；

所述陀螺全站仪，安装在综采工作面内与目标点能够通视、相对稳定、不频繁移动的液压支架上的合适位置，用于获取控制点标识的点号，并将所述点号发送给所述工控机，以及根据巷道内所述控制点的大地坐标、所述控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角度、陀螺全站仪的角度距离测量值，确定所述陀螺全站仪的大地坐标，并根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动目标点标识，得到所述目标点标识的点号，再根据陀螺全站仪自身的大地坐标，测量计算出目标点的大地坐标。

优选的，所述陀螺全站仪，根据搜索方位角和角度范围参数对所述控制点标识进行搜索，且在搜索到所述控制点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述控制点的对应点号；或通过有源信号识别得到所述控制点的对应点号。

优选的，所述工控机，根据矿井综采工作面倾向的方位角，确定所述目标点标识对应的搜索方位角和角度范围参数，对所述目标点标识进行搜索，且在搜索到所述目标点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述目标点的对应点号；或通过有源信号识别得到所述目标点的对应点号。

优选的，所述陀螺全站仪，以所述陀螺全站仪的大地坐标为控制点坐标，用测量机器人自动测量计算综采工作面所述目标点的大地坐标。

优选的，矿井综采工作面安装有多个陀螺全站仪，组成测量机器人群；所述系统包括：

每个陀螺全站仪都将测量的目标点的点号和所述目标点的大地坐标存储到所述控制点数据文件或数据库中，以用于所述多个陀螺全站仪传导所述大地坐标；

所述多个陀螺全站仪中任一陀螺全站仪在搜索已知控制点过程中，搜索到任一目标点且识别出所述目标点的点号后，根据所述点号对所述控制点数据文件或数据库进行查询操作；

若查询到所述点号对应的大地坐标，则以所述大地坐标为控制点坐标；

若查询不到所述大地坐标，则继续搜索其他目标点，直到搜索到被其他陀螺全站仪识别和测量出大地坐标的目标点为止。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的自动测量综采工作面目标点坐标的方法和测量机器人系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种自动测量综采工作面目标点坐标的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取控制点标识的点号；

依据所述点号在控制点数据文件或数据库中进行查询操作，得到所述控制点标识对应控制点的大地坐标；

根据巷道内所述控制点的大地坐标、所述控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角度、陀螺全站仪的角度距离测量值，确定所述陀螺全站仪的大地坐标；

根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动的目标点标识；

通过图像识别或有源信号识别的方式识别所述目标点标识的点号；

根据所述陀螺全站仪的大地坐标，测量所述点号对应目标点的大地坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取控制点标识的点号的步骤，包括：

根据搜索方位角和角度范围参数对所述控制点标识进行搜索；

搜索到所述控制点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述控制点的对应点号；或通过有源信号识别得到所述控制点的对应点号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动的目标点标识的步骤，包括：

根据矿井综采工作面倾向的方位角，确定所述目标点标识对应的搜索方位角和角度范围参数；

根据所述搜索方位角和角度范围参数，对所述目标点标识进行搜索。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量所述目标点的大地坐标的步骤，包括：

以所述陀螺全站仪的大地坐标为控制点坐标，用测量机器人自动测量计算综采工作面所述目标点的大地坐标。

5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，矿井综采工作面安装有多个陀螺全站仪，组成测量机器人群；所述方法包括：

每个陀螺全站仪都将测量的目标点的点号和所述目标点的大地坐标存储到所述控制点数据文件或数据库中，以用于所述多个陀螺全站仪传导所述大地坐标；

所述多个陀螺全站仪中任一陀螺全站仪在搜索已知控制点过程中，搜索到任一目标点且识别出所述目标点的点号后，根据所述点号对所述控制点数据文件或数据库中进行查询操作；

若查询到所述点号对应的大地坐标，则以所述大地坐标作为控制点坐标；

若查询不到所述大地坐标，则继续搜索其他目标点，直到搜索到被其他陀螺全站仪识别和测量出大地坐标的目标点为止。

6.一种自动测量综采工作面目标点坐标的测量机器人系统，其特征在于，所述系统包括：工控机、陀螺全站仪、控制点标识、目标点标识，所述陀螺全站仪与工控机通过通讯系统建立通信连接，所述工控机中部署了控制系统，其中：

所述工控机，用于依据所述控制系统，根据所述陀螺全站仪发送的控制点的点号在控制点数据文件或数据库中进行查询操作，得到所述点号对应控制点的大地坐标；

所述陀螺全站仪，安装在矿井综采工作面内与目标点能够通视、相对稳定、不频繁移动的液压支架上的合适位置，用于获取控制点标识的点号，并将所述点号发送给所述工控机，以及根据巷道内所述控制点的大地坐标、所述控制点到陀螺全站仪的坐标真北方位角度、陀螺全站仪的角度距离测量值，确定所述陀螺全站仪的大地坐标，并根据搜索方位角和角度范围参数搜索固定或移动目标点标识，得到所述目标点标识的点号，再根据陀螺全站仪自身的大地坐标，测量计算出目标点的大地坐标。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述陀螺全站仪，根据搜索方位角和角度范围参数对所述控制点标识进行搜索，且在搜索到所述控制点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述控制点的对应点号；或通过有源信号识别得到所述控制点的对应点号。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述工控机，根据矿井综采工作面倾向的方位角，确定所述目标点标识对应的搜索方位角和角度范围参数，对所述目标点标识进行搜索，且在搜索到所述目标点标识后拍照，通过图像识别模型对所述图像进行点号识别，得到所述目标点的对应点号；或通过有源信号识别得到所述目标点的对应点号。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述陀螺全站仪，以所述陀螺全站仪的大地坐标为控制点坐标，用测量机器人自动测量计算综采工作面所述目标点的大地坐标。

10.根据权利要求6至9任一所述的系统，其特征在于，矿井综采工作面安装有多个陀螺全站仪，组成测量机器人群；其特征在于，所述系统包括：

每个陀螺全站仪都将测量的目标点的点号和所述目标点的大地坐标存储到所述控制点数据文件或数据库中，以用于所述多个陀螺全站仪传导所述大地坐标；

所述多个陀螺全站仪中任一陀螺全站仪在搜索已知控制点过程中，搜索到任一目标点且识别出所述目标点的点号后，根据所述点号对所述控制点数据文件或数据库进行查询操作；

若查询到所述点号对应的大地坐标，则以所述大地坐标为控制点坐标；

若查询不到所述大地坐标，则继续搜索其他目标点，直到搜索到被其他陀螺全站仪识别和测量出大地坐标的目标点为止。

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