CN115075828B - 巷道作业机械实时定位方法、系统及作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及作业机械定位技术领域，提供一种巷道作业机械实时定位方法、系统及作业机械，其中系统包括：激光发射模块、光栅接收模块和处理器；光栅接收模块在接收到激光信号后产生数据信息；处理器基于数据信息确定光栅接收模块和激光发射模块的相对位置信息，并基于相对位置信息以及在巷道内位置固定的光栅接收模块或激光发射模块的位置信息，确定作业机械的位置信息。本发明用以解决现有技术中通过全站仪确定作业机械在巷道内的位置信息，所造成的操作复杂，且无法获得作业机械的实时位置信息的缺陷，基于激光发射模块和光栅接收模块的配合，实现挖掘机在巷道内位置的实时精确检测，且系统结构简单，便于布置，适合大规模推广使用。

Description

巷道作业机械实时定位方法、系统及作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械定位技术领域，尤其涉及一种巷道作业机械实时定位方法、系统及作业机械。

背景技术

目前井下巷道作业时，多采用人工、遥控、远程可视化操作、智能化方式操作作业机械。然而，这些常用的方式都存在一定的弊端。具体以掘进机为例，若通过人工或遥控方式操作掘进机，需要工作人员近距离观察掘进机的工作状态和工作面截割状态，工作环境危险，粉尘浓度大，环境差；若通过远距离可视化操作方式操作掘进机，虽然解决了工作人员的工作环境恶劣的问题，但由于监控视频存在死角，网络延时等问题，无法真实体现截割工作面的工作状态；而若通过智能化方式操作掘进机，虽然实现了掘进工作面无人化、少人化的目标，但是由于现场工作环境复杂，使得智能化截割时经常出现堆料、卡料等情况，从而出现智能化截割暂停，程序运行不流畅等问题。

可知的是，引起智能化截割暂停的主要原因是无法实时精确定位掘进机在巷道内的三维坐标信息。目前多采用全站仪来确定掘进机等作业机械在巷道内的三维坐标。然而，全站仪定位是基于光学定位原理，不仅操作复杂，且不能实时检测作业机械的位置信息。

发明内容

本发明提供一种巷道作业机械实时定位方法、系统及作业机械，用以解决现有技术中通过全站仪确定作业机械在巷道内的位置信息，所造成的操作复杂，且无法获得作业机械的实时位置信息的缺陷，基于激光发射模块和光栅接收模块的配合，实现挖掘机在巷道内位置的实时精确检测，且系统结构简单，便于布置，适合大规模推广使用。

本发明提供一种巷道作业机械实时定位系统，包括：激光发射模块、光栅接收模块和处理器；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；

所述激光发射模块用于向所述光栅接收模块发出激光信号；

所述光栅接收模块用于在接收所述激光信号后产生数据信息；

所述处理器用于基于所述数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，并基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及在所述巷道内位置固定的所述光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定所述作业机械相对于所述巷道的位置信息。

根据本发明所述的巷道作业机械实时定位系统，所述激光发射模块包括固定布置于所述巷道内顶面上的第一激光发射模块，且所述第一激光发射模块沿所述巷道的延伸方向发出多道激光信号；所述光栅接收模块包括沿所述作业机械的宽度方向布置在所述作业机械顶部，且在所述第一激光发射模块覆盖范围内的第一光栅接收模块；

所述处理器用于基于所述第一光栅接收模块产生的第一数据信息，确定所述第一光栅接收模块和所述第一激光发射模块的相对位置信息，并基于所述第一光栅接收模块和所述第一激光发射模块的相对位置信息，以及所述第一激光发射模块的位置信息，确定沿所述巷道的宽度方向，所述作业机械在所述巷道内的横向位置信息。

根据本发明所述的巷道作业机械实时定位系统，所述激光发射模块还包括固定布置于所述巷道侧壁上的第二激光发射模块；所述光栅接收模块还包括沿所述作业机械的长度方向布置在所述作业机械靠近所述第二激光发射模块的一侧，且在所述第二激光发射模块覆盖范围内的第二光栅接收模块；

所述处理器用于基于所述第二光栅接收模块产生的第二数据信息，确定所述第二光栅接收模块和所述第二激光发射模块的相对位置信息，并基于所述第二光栅接收模块和所述第二激光发射模块的相对位置信息，以及所述第二激光发射模块的位置信息，确定沿所述巷道的延伸方向，所述作业机械在所述巷道内的纵向位置信息。

根据本发明所述的巷道作业机械实时定位系统，所述第一激光发射模块固定布置于所述巷道内顶面的中线上，且所述第一激光发射模块发射的激光信号沿所述巷道延伸方向的覆盖范围不小于10米。

根据本发明所述的巷道作业机械实时定位系统，还包括：布置在所述作业机械上的惯性测量单元；

所述惯性测量单元用于检测所述作业机械的航向角度；

所述处理器用于基于所述航向角度，确定所述作业机械的姿态。

本发明还提供一种巷道作业机械实时定位方法，包括：

获取光栅接收模块接收到激光发射模块发出的激光信号后，产生的数据信息；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；

基于所述数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息；

基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及在所述巷道内位置固定的所述光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定所述作业机械相对于所述巷道的位置信息。

本发明还提供一种作业机械，包括如上述任一种所述的巷道作业机械实时定位系统。

根据本发明所述的作业机械，所述作业机械为掘进机；

所述巷道作业机械实时定位系统中包括一个固定布置于与所述掘进机配合的运输皮带的安装架侧方的光栅接收模块，以及一个固定布置于连接在所述掘进机后方的带式转载机上的激光发射模块；所述巷道作业机械实时定位系统中的处理器基于所述光栅接收模块接收到所述激光发射模块发射的激光信号后，产生的数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，并基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及所述光栅接收模块的位置信息，确定沿巷道的延伸方向，所述掘进机在所述巷道内的纵向位置信息。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的巷道作业机械实时定位方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的巷道作业机械实时定位方法。

本发明提供的一种巷道作业机械实时定位方法、系统及作业机械，通过在巷道内分别设置激光发射模块和光栅接收模块，并使激光发射模块和光栅接收模块的其中一个在巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动，使得在巷道内位置固定的激光发射模块或光栅接收模块的位置信息已知，而激光发射模块或光栅接收模块随作业机械的运动，使得光栅接收模块产生的数据信息发生变化，进而通过光栅接收模块接收激光发射模块发出的激光信号后产生的数据信息，使得处理器能够确定激光发射模块和光栅接收模块间的相对位置信息，并进一步根据激光发射模块和光栅接收模块的相对位置信息和在巷道内位置固定的光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定作业机械相对于巷道的位置信息。实现基于激光定位原理，对作业机械在巷道内位置的实时检测，不仅定位精度高，实时性强，且系统结构简单，便于布置，方便操作人员的使用，同时成本较低，适合大规模推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种巷道作业机械实时定位系统的结构示意图；

图2是本发明提供的一种巷道作业机械实时定位系统在巷道内的布置结构示意图；

图3是是本发明提供的另一种巷道作业机械实时定位系统在巷道内的布置结构示意图；

图4是本发明提供的一种巷道作业机械实时定位方法的流程示意图；

图5是本发明提供的电子设备的结构示意图；

附图标记：

1：巷道；2：第一激光发射模块；3：掘进机；4：第一光栅接收模块；5：第二光栅接收模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，目前井下巷道作业时，多采用人工、遥控、远程可视化操作、智能化方式操作作业机械。然而，这些常用的方式都存在一定的弊端。其中，智能化方式较之其他方式具有了显著的进步，使得作业机械工作面无人化、少人化成为可能。然而，井下巷道作业的环境复杂，使得现有的智能化方式容易出现堆料、卡料等情况。

可以理解的是，以掘进机为例，智能化方式出现堆料、卡料等情况的原因主要在于对于掘进机相对于巷道的位置确定的不够准确。目前，对掘进机相对巷道的位置检测主要基于全站仪的检测来实现。具体地，通过固定布置在巷道某个位置的全站仪发射激光到掘进机，经过棱镜反射，再对发射回来的激光信号进行接收，基于发射和接收的激光数据，测量掘进机的位姿参数，这种方式需要专业人员事先在巷道内固定全站仪和各棱镜，调节难度大、对工作人员要求较高，检测精度受棱镜布置位置的影响较大，且全站仪本身价格高昂，使用成本高。

基于此，本发明实施例提供了一种基于激光发射模块和光栅接收模块的配合，对作业机械进行实时精确定位的巷道作业机械实时定位系统。

为方便对本发明技术方案的理解，先将下述实施例所涉及的技术术语进行解释：

激光发射模块：形成具有某种特定信息特征的激光信号，并向外发射。

光栅接收模块：由可感应激光信号的光敏元件顺次排列组成，为长条状，根据各光敏元件接收到的激光信号，产生不同的数据信息。

处理器：为作业机械的控制系统中的处理器，或布置在作业机械外部，能够与激光发射模块和光栅接收模块远程通讯的处理器。

下面结合图1至图3描述本发明的一种巷道作业机械实时定位系统，如图1所示，该系统包括：激光发射模块110、光栅接收模块120和处理器130；所述激光发射模块110和所述光栅接收模块120均布置于巷道内，且所述激光发射模块110和所述光栅接收模块120的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；其中，

所述激光发射模块110用于向所述光栅接收模块120发出激光信号；

所述光栅接收模块120用于在接收所述激光信号后产生数据信息；

所述处理器130用于基于所述数据信息，确定所述光栅接收模块120和所述激光发射模块110的相对位置信息，并基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及在所述巷道内位置固定的所述光栅接收模块120或所述激光发射模块110的位置信息，确定所述作业机械相对于所述巷道的位置信息。

可以理解的是，光栅接收模块是由可感应激光信号的光敏元件组成

具体地，通过在巷道内分别设置激光发射模块和光栅接收模块，并使激光发射模块和光栅接收模块的其中一个在巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动，使得在巷道内位置固定的激光发射模块或光栅接收模块的位置信息已知，且在激光发射模块发出的激光信号能够覆盖光栅接收模块的接收范围时，在激光发射模块或光栅接收模块随作业机械的运动而运动时，光栅接收模块中能够接收到激光信号的光敏元件也会发生变化，进而使得产生的数据信息发生变化，处理器通过实时获取光栅接收模块接收激光发射模块发出的激光信号后产生的数据信息，就能确定激光发射模块和光栅接收模块间的相对位置信息，并进一步根据激光发射模块和光栅接收模块的相对位置信息和在巷道内位置固定的光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定作业机械相对于巷道的位置信息。实现基于激光定位原理，对作业机械在巷道内位置的实时检测，不仅定位精度高（通过实验验证，定位精度为2.5毫米），实时性强，且系统结构简单，便于布置，方便操作人员的使用，同时成本较低，适合大规模推广使用。

更具体地，本发明实施例所述的巷道作业机械实时定位系统，采用激光发射模块与光栅接收模块相结合的方式，确定作业机械在巷道内的位置信息。例如将激光发射模块固定在巷道内的某个特定位置，然后光栅接收模块固定在作业机械能够接收到激光发射模块发出的激光信号的特定位置上，然后，光栅接收模块在作业机械运动时，就能随作业机械运动，利用激光信号照射触发光栅接收模块产生数据信息，通过CAN总线协议等发送至处理器，就可以使处理器根据光栅接收模块产生的数据信息和激光发射模块的位置信息，实时精确的计算出作业机械在巷道内的具体位置。

进一步地，本发明实施例所述的巷道作业机械实时定位系统，在对作业机械进行实时定位时，先将激光发射模块或光栅接收模块固定在巷道内的某个位置上，使得激光发射模块或光栅接收模块相对于巷道的位置固定不变，然后布置随作业机械运动的激光发射模块或光栅接收模块，在作业机械作业前，随作业机械运动的激光发射模块或光栅接收模块的位置也固定不动，相当于初始位置，因而，可以在作业机械作业前，确定作业机械在巷道内的位置坐标的原点，同时在激光发射模块发出的激光信号能够覆盖光栅接收模块的接收范围时，处理器是可以基于光栅接收模块产生的数据信息，对作业机械进行实时定位的，也就是说，相对巷道位置固定的激光发射模块或光栅接收模块的位置是不需要调整的，所以原点的位置也是固定不动的，从而使得本发明实施例所述的巷道作业机械实时定位系统，能够采用绝对坐标形式对作业机械进行实时定位，即使得处理器能够随时调用数据信息来对作业机械进行定位，而不需要在每次定位时，重新确定原点，不仅保证了定位精度，还使得处理器的数据处理效率提高，即保证了定位的实时性。

作为本发明的一种实施例，仍以掘进机为例，如图2所示，所述激光发射模块包括固定布置于所述巷道1内顶面上的第一激光发射模块2，且所述第一激光发射模块2沿所述巷道1的延伸方向发出多道激光信号；所述光栅接收模块包括沿所述掘进机3的宽度方向布置在所述掘进机3顶部，且在所述第一激光发射模块2覆盖范围内的第一光栅接收模块4；

所述处理器用于基于所述第一光栅接收模块4产生的第一数据信息，确定所述第一光栅接收模块4和所述第一激光发射模块2的相对位置信息，并基于所述第一光栅接收模块4和所述第一激光发射模块2的相对位置信息，以及所述第一激光发射模块2的位置信息，确定沿所述巷道的宽度方向，所述掘进机3在所述巷道1内的横向位置信息。

具体地，当将第一激光发射模块固定在巷道内顶面上时，第一激光发射模块在巷道内的位置固定，同时位置信息是可以获知的，在掘进机开始作业前，掘进机处于初始位置，第一激光发射模块开启，布置在掘进机顶部的第一光栅接收模块能够接收到第一激光发射模块发出的激光信号，处理器通过记录此时第一光栅接收模块产生的数据信息，能够计算得到掘进机在初始位置时，第一光栅接收模块和第一激光发射模块间的相对位置，之后，在掘进机开始作业后，因第一激光发射模块发出的激光信号沿巷道的延伸方向分布，而光栅接收模块沿掘进机的宽度方向布置在掘进机顶部，所以，掘进机在前进过程中在巷道的水平方向上不发生偏移，则随掘进机的不断前进，第一光栅接收模块中能够接收到激光信号的光敏元件是不会发生变化的，也就是所产生的数据信息不会发生变化，而当数据信息发生变化时，处理器即可根据数据信息计算得到第一光栅接收模块中能够接收到激光信号的光敏元件的变化，进而得到第一光栅接收模块和第一激光发射模块间相对位置的变化，结合第一激光发射模块的位置信息，就能计算得到掘进机在巷道宽度方向上的横向位置信息。

更具体地，也可采用仅发出单道光束的第一激光发射模块来实现本发明上述实施例所能达到的效果。具体为：将固定在巷道内顶面上的第一激光发射模块设置为仅可沿巷道延伸方向进行角度调整的发出单束激光信号的激光发射模块，然后保持第一光栅接收模块的安装位置不变，在初始位置时，调整第一激光发射模块的角度，至第一光栅接收模块中的某个光敏元件能够接收到激光信号，然后随掘进机的行进，逐渐调整第一激光发射模块的偏转角度，从而保持第一光栅接收模块中始终保持同一光敏元件能够接收到激光信号，进而在进行定位时，通过第一激光发射模块的偏转角度的变化，来对掘进机在巷道宽度方向上的位置进行定位。

作为本发明的一种实施例，如图3所示，所述激光发射模块还包括固定布置于所述巷道1侧壁上的第二激光发射模块；所述光栅接收模块还包括沿所述掘进机3的长度方向布置在所述掘进机3靠近所述第二激光发射模块的一侧，且在所述第二激光发射模块覆盖范围内的第二光栅接收模块5；

所述处理器用于基于所述第二光栅接收模块5产生的第二数据信息，确定所述第二光栅接收模块5和所述第二激光发射模块的相对位置信息，并基于所述第二光栅接收模块5和所述第二激光发射模块的相对位置信息，以及所述第二激光发射模块的位置信息，确定沿所述巷道1的延伸方向，所述掘进机3在所述巷道1内的纵向位置信息。

具体地，当将第二激光发射模块固定在巷道侧壁上时，与第一激光发射模块相同，第二激光发射模块在巷道内的位置固定，同时位置信息是可以获知的，在掘进机开始作业前，掘进机处于初始位置，第二激光发射模块开启，布置在掘进机靠近第二激光发射模块的一侧的第二光栅接收模块能够接收到第二激光发射模块发出的激光信号，处理器通过记录此时第二光栅接收模块产生的数据信息，能够计算得到掘进机在初始位置时，第二光栅接收模块和第二激光发射模块间的相对位置，之后，在掘进机开始作业后，因第二激光发射模块发出的激光信号相对于巷道的位置发生不变，而第二光栅接收模块沿掘进机的长度方向布置在掘进机侧面，所以，随掘进机的不断前进，第二光栅接收模块中能够接收到激光信号的光敏元件持续发生变化，也就是所产生的数据信息不断变化，处理器根据对实时的数据信息的计算，就能确定第二光栅接收模块和第二激光发射模块间相对位置的变化，结合第二激光发射模块的位置信息，就能计算得到掘进机沿巷道延伸方向所行进的距离，即得到掘进机在巷道内的纵向位置信息。进而，在处理器得到了掘进机的横向位置信息和纵向位置信息后，也就得到了掘进机在巷道内的具体位置。

作为本发明的一种实施例，所述第一激光发射模块固定布置于所述巷道内顶面的中线上，且所述第一激光发射模块发射的激光信号沿所述巷道延伸方向的覆盖范围不小于10米。

具体地，激光指向仪是巷道掘进唯一的方向基准，安装于巷道顶部悬挂或安装于巷道地面，因而通过激光指向仪可以方便的将第一激光发射模块的位置确定在巷道内顶面的中线处，进而便于激光发射模块的安装和位置确定。

更具体地，作业机械一次作业的距离一般不超过10米，通过控制第一激光发射模块沿巷道的延伸方向发出的多道激光信号的覆盖范围达到10米，则可以使第一激光发射模块的一次固定，支持作业机械在一次完整作业内的，在巷道内水平方向上的实时定位，进而可以实现使操作人员在作业机械每完成一次作业后，再调整第一激光发射模块的位置，避免了第一激光发射模块的位置的频繁调整，不仅提高了针对作业机械在巷道内水平方向的定位精度，且方便了操作人员的使用。

作为本发明的一种实施例，所述的巷道作业机械实时定位系统还包括：布置在所述作业机械上的惯性测量单元；

所述惯性测量单元用于检测所述作业机械的航向角度；

所述处理器用于基于所述航向角度，确定所述作业机械的姿态。

具体地，惯性测量单元包括陀螺仪和加速度计，可以通过惯性测量单元确定作业机械的航行角度，即作业机械的方向角度，进而确定作业机械的姿态。

本发明上述实施例所述的巷道作业机械实时定位系统，通过在巷道内顶面和侧壁固定安装激光发射模块，在作业机械的顶部和侧面固定安装光栅接收模块，在系统上电后，光栅接收模块即可接收到激光发射模块发出的激光信息，通过数据计算就可以确定作业机械在巷道内的横向位置信息和纵向位置信息，同时结合惯性测量单元检测作业机械的航向角度，进而通过航行角度偏差对作业机械进行自动调整，从而能够确保作业机械中轴线与巷道中轴线平行，即为作业机械提供精确导航的位置信息。

下面对本发明提供的一种巷道作业机械实时定位方法进行描述，下文描述的一种巷道作业机械实时定位方法与上文描述的一种巷道作业机械实时定位系统可相互对应参照。

本发明提供的一种巷道作业机械实时定位方法，如图4所示，包括以下步骤：

401、获取光栅接收模块接收到激光发射模块发出的激光信号后，产生的数据信息；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；

402、基于所述数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息；

403、基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及在所述巷道内位置固定的所述光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定所述作业机械相对于所述巷道的位置信息。

本发明实施例所述的巷道作业机械实时定位方法，通过在巷道内分别设置激光发射模块和光栅接收模块，并使激光发射模块和光栅接收模块的其中一个在巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动，使得在巷道内位置固定的激光发射模块或光栅接收模块的位置信息已知，且在激光发射模块发出的激光信号能够覆盖光栅接收模块的接收范围时，在激光发射模块或光栅接收模块随作业机械的运动而运动时，光栅接收模块中能够接收到激光信号的光敏元件也会发生变化，进而使得产生的数据信息发生变化，处理器通过实时获取光栅接收模块接收激光发射模块发出的激光信号后产生的数据信息，就能确定激光发射模块和光栅接收模块间的相对位置信息，并进一步根据激光发射模块和光栅接收模块的相对位置信息和在巷道内位置固定的光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定作业机械相对于巷道的位置信息。实现基于激光定位原理，对作业机械在巷道内位置的实时检测，不仅定位精度高（通过实验验证，定位精度为2.5毫米），实时性强，且系统结构简单，便于布置，方便操作人员的使用，同时成本较低，适合大规模推广使用。

优选的，所述巷道作业机械实时定位方法还应用于在巷道内顶面上固定布置第一激光发射模块，在作业机械顶部沿所述作业机械的宽度方向布置第一光栅接收模块的作业机械在巷道内的实时定位；其中，所述第一激光发射模块沿所述巷道的延伸方向发出多道激光信号；所述第一光栅接收模块在所述第一激光发射模块覆盖范围内；

所述定位方法包括：基于所述第一光栅接收模块产生的第一数据信息，确定所述第一光栅接收模块和所述第一激光发射模块的相对位置信息；基于所述第一光栅接收模块和所述第一激光发射模块的相对位置信息，以及所述第一激光发射模块的位置信息，确定沿所述巷道的宽度方向，所述作业机械在所述巷道内的横向位置信息。

优选的，所述巷道作业机械实时定位方法还应用于在巷道侧壁上固定布置第二激光发射模块，在作业机械靠近所述第二激光发射模块的一侧沿所述作业机械的长度方向布置第二光栅接收模块的作业机械在巷道内的实时定位；其中，所述第二光栅接收模块在所述第二激光发射模块覆盖范围内；

所述定位方法包括：基于所述第二光栅接收模块产生的第二数据信息，确定所述第二光栅接收模块和所述第二激光发射模块的相对位置信息；基于所述第二光栅接收模块和所述第二激光发射模块的相对位置信息，以及所述第二激光发射模块的位置信息，确定沿所述巷道的延伸方向，所述作业机械在所述巷道内的纵向位置信息。

优选的，所述的巷道作业机械实时定位方法还包括：

获取所述作业机械的航向角度；基于所述航向角度，确定所述作业机械的姿态。

本发明还提供一种作业机械，包括如上述任一种所述的巷道作业机械实时定位系统。

可以理解的是，所述包括如上述任一种所述的巷道作业机械实时定位系统的作业机械，具有所述巷道作业机械实时定位系统的所有优点和技术效果，此处不再赘述。

作为本发明的一种实施例，所述作业机械为掘进机；所述巷道作业机械实时定位系统中包括一个固定布置于与所述掘进机配合的运输皮带的安装架侧方的光栅接收模块，以及一个固定布置于连接在所述掘进机后方的带式转载机上的激光发射模块；所述巷道作业机械实时定位系统中的处理器基于所述光栅接收模块接收到所述激光发射模块发射的激光信号后，产生的数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，并基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及所述光栅接收模块的位置信息，确定沿巷道的延伸方向，所述掘进机在所述巷道内的纵向位置信息。

可以理解的是，在利用掘进机进行煤矿作业时，掘进机位于巷道最前方面，向前掘进，带式转载机的前段连接在掘进机上，在掘进机的带动下运行，带式转载机的尾端搭接在传输皮带上，开始作业后，掘进机沿巷道掘进，使掘出的煤炭通过带式转载机转载到传输皮带上，在带式转载机的尾端搭接到传输皮带靠近掘进机的一端时，掘进机停止作业，开启传输皮带，通过传输皮带将煤炭向巷道外运输，然后再将传输皮带向前拖进，重新使带式转载机的尾端搭接在传输皮带远离掘进机的一端，再使掘进机开始作业。

具体地，通过将光栅接收模块设置在传输皮带的安装架侧方，然后在带式转载机上设置激光信号能够覆盖光栅接收模块的激光发射模块，能够支持掘进机在一次完整作业内的，在沿巷道延伸的纵向方向上的实时定位，较之将激光发射模块设置在掘进机上，实时定位的距离显著增长，同时避免了操作人员对激光发射模块位置的调整，方便了操作人员的使用。

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器510、通信接口520、存储器530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行一种巷道作业机械实时定位方法，所述方法包括：获取光栅接收模块接收到激光发射模块发出的激光信号后，产生的数据信息；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；基于所述数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息；基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及在所述巷道内位置固定的所述光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定所述作业机械相对于所述巷道的位置信息。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供一种巷道作业机械实时定位方法，所述方法包括：获取光栅接收模块接收到激光发射模块发出的激光信号后，产生的数据信息；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；基于所述数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息；基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及在所述巷道内位置固定的所述光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定所述作业机械相对于所述巷道的位置信息。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现一种巷道作业机械实时定位方法，所述方法包括：获取光栅接收模块接收到激光发射模块发出的激光信号后，产生的数据信息；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；基于所述数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息；基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及在所述巷道内位置固定的所述光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定所述作业机械相对于所述巷道的位置信息。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种巷道作业机械实时定位系统，其特征在于，包括：激光发射模块、光栅接收模块和处理器；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；

其中，所述激光发射模块包括固定布置于所述巷道内顶面上的第一激光发射模块和固定布置于所述巷道侧壁上的第二激光发射模块，且所述第一激光发射模块沿所述巷道的延伸方向发出多道激光信号；

所述光栅接收模块包括沿所述作业机械的宽度方向布置在所述作业机械顶部，且在所述第一激光发射模块覆盖范围内的第一光栅接收模块，和沿所述作业机械的长度方向布置在所述作业机械靠近所述第二激光发射模块的一侧，且在所述第二激光发射模块覆盖范围内的第二光栅接收模块；

所述处理器用于基于所述第一光栅接收模块产生的第一数据信息，确定所述第一光栅接收模块和所述第一激光发射模块的相对位置信息，并基于所述第一光栅接收模块和所述第一激光发射模块的相对位置信息，以及所述第一激光发射模块的位置信息，确定沿所述巷道的宽度方向，所述作业机械在所述巷道内的横向位置信息；以及

基于所述第二光栅接收模块产生的第二数据信息，确定所述第二光栅接收模块和所述第二激光发射模块的相对位置信息，并基于所述第二光栅接收模块和所述第二激光发射模块的相对位置信息，以及所述第二激光发射模块的位置信息，确定沿所述巷道的延伸方向，所述作业机械在所述巷道内的纵向位置信息。

2.根据权利要求1所述的巷道作业机械实时定位系统，其特征在于，所述第一激光发射模块固定布置于所述巷道内顶面的中线上，且所述第一激光发射模块发射的激光信号沿所述巷道延伸方向的覆盖范围不小于10米。

3.根据权利要求1所述的巷道作业机械实时定位系统，其特征在于，还包括：布置在所述作业机械上的惯性测量单元；

所述惯性测量单元用于检测所述作业机械的航向角度；

所述处理器用于基于所述航向角度，确定所述作业机械的姿态。

4.一种巷道作业机械实时定位方法，其特征在于，应用于如权利要求1至3任一项所述的巷道作业机械实时定位系统，所述方法包括：

获取光栅接收模块接收到激光发射模块发出的激光信号后，产生的数据信息；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随作业机械运动；

基于所述数据信息，确定所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息；

基于所述光栅接收模块和所述激光发射模块的相对位置信息，以及在所述巷道内位置固定的所述光栅接收模块或所述激光发射模块的位置信息，确定所述作业机械相对于所述巷道的位置信息。

5.一种作业机械，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的巷道作业机械实时定位系统。

6.一种掘进机，其特征在于，所述掘进机包括巷道作业机械实时定位系统；所述巷道作业机械实时定位系统包括：激光发射模块、光栅接收模块和处理器；所述激光发射模块和所述光栅接收模块均布置于巷道内，且所述激光发射模块和所述光栅接收模块的其中一个在所述巷道内的位置固定，另一个随所述掘进机运动；

其中，所述激光发射模块包括固定布置于所述巷道内顶面上的第一激光发射模块和固定布置于连接在所述掘进机后方的带式转载机上的第三激光发射模块，且所述第一激光发射模块沿所述巷道的延伸方向发出多道激光信号；

所述光栅接收模块包括沿所述掘进机的宽度方向布置在所述掘进机顶部，且在所述第一激光发射模块覆盖范围内的第一光栅接收模块，和固定布置于与所述掘进机配合的运输皮带的安装架侧方的第三光栅接收模块；

所述处理器用于基于所述第一光栅接收模块产生的第一数据信息，确定所述第一光栅接收模块和所述第一激光发射模块的相对位置信息，并基于所述第一光栅接收模块和所述第一激光发射模块的相对位置信息，以及所述第一激光发射模块的位置信息，确定沿所述巷道的宽度方向，所述掘进机在所述巷道内的横向位置信息；以及基于所述第三光栅接收模块接收到所述第三激光发射模块发射的激光信号后，产生的第三数据信息，确定所述第三光栅接收模块和所述第三激光发射模块的相对位置信息，并基于所述第三光栅接收模块和所述第三激光发射模块的相对位置信息，以及所述第三光栅接收模块的位置信息，确定沿巷道的延伸方向，所述掘进机在所述巷道内的纵向位置信息。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求4所述的巷道作业机械实时定位方法。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4所述的巷道作业机械实时定位方法。

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