CN115752393A - 一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别系统和方法，涉及矿井智能开采技术领域。利用无线定位技术实现测量机器人和标识卡之间斜距测量，结合测量机器人观测棱镜得到的精确斜距，识别棱镜点号。具有测距基站功能的测量机器人安装在矿井相对固定位置；棱镜和标识卡组合构成若干个测点标识，安装在巷道或者工作面中；测量机器人测距基站采集各个测点标识斜距D1、D2、D3......Dn；测量机器人全站仪搜索到目标测点标识棱镜，并测量得到精确斜距L；L与D1、D2、D3......Dn对比，斜距差值最小且在一定误差范围内的测点标识即为目标测点标识，从而得到点号。如果预先测量测点标识的棱镜大地坐标并关联存储，则根据目标测点的标识卡号可获取相应大地坐标。

Description

一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别系统和方法

技术领域

本发明涉及矿井智能开采技术领域，特别是一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别系统和方法。

背景技术

目前在智能化矿山生产过程中，在矿井的回采工作面和掘进工作面的测量机器人后视控制点棱镜过程中，由于工作面是个动态推进的过程，无法预先固定预设将要后视的控制点的点号和大地坐标。同样，在矿井的回采工作面和掘进工作面中布置的多个前视目标点，也无法加以区分。目前，也有学者通过图像样式与棱镜绑定的方式，并利用图像识别技术对棱镜的点号进行识别，进而得到三维地理坐标的方法做了不少研究。在矿井巷道中，图像识别的方式主要存在如下问题：

(1)工作面巷道灯光昏暗甚至没有灯光，拍照根本看不清；

(2)工作面巷道的粉尘浓度大、湿度大，目标点标识的成像无法辨认；

(3)测量机器人与目标点标识的距离远，拍照也不清晰；

(4)工作面巷道行人或者设备遮挡时，无法拍到目标点标识。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别系统和方法。

本发明实施例提供了一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别系统，所述系统包括：测点标识和测量机器人；

所述测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，所述测点标识作为所述测量机器人的观测点；

所述棱镜是一种光学装置，作为所述测量机器人的观测目标，所述棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜；

所述标识卡是一种低功耗的电子器件，作为所述测量机器人中测距基站的观测目标，所述标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、所述测量机器人到所述标识卡的斜距、电池电量，所述扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标；

其中，所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述棱镜的点号进行识别，同时获取或者测量所述棱镜的大地坐标。

可选地，所述棱镜分为：后视控制点棱镜和前视观测点棱镜；

所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述后视控制点棱镜的点号进行识别，并基于被识别的后视控制点棱镜的点号，获取该被识别的后视控制点棱镜的大地坐标；

所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述前视观测点棱镜的点号进行识别，并测量被识别的前视观测点棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该测量被识别的前视观测点棱镜。

可选地，所述测量机器人和所述测距基站高度一体化集成；或者，

所述测量机器人和所述测距基站分体捆绑安装在一起，以兼容矿井在用的精确定位系统；

所述测量机器人兼具所述测距基站功能，通过所述无线定位技术，所述测距基站实时采集所述测量机器人到所述测点标识中标识卡的测距信息，并将所述测距信息传输给所述测量机器人，所述测距基站的测距技术手段包括但不限于：UWB、红外、激光雷达、超声波雷达、RFID、zigbee。

可选地，所述测量机器人安装在巷道相对固定的位置；

多个所述测点标识安装在巷道中，多个所述测点标识根据与所述测量机器人的通视情况，在所述巷道中间隔一定的距离布置。

可选地，所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述后视控制点棱镜的点号进行识别，并基于被识别的后视控制点棱镜的点号，获取该被识别的后视控制点棱镜的大地坐标的步骤包括：

预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标，并记录与所述后视控制点棱镜绑定的标识卡的卡号；

将所述标识卡的卡号和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在所述测量机器人的控制器中，实现根据所述标识卡的卡号查询对应的大地坐标；或者，

将所述标识卡的卡号和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在各个后视控制点对应的测点标识的标识卡中，在任一标识卡上传所述测距信息的同时，将大地坐标作为所述测距信息的一部分回传给所述测距基站，然后所述测距基站转发给所述测量机器人；

所述测距基站采集每个后视控制点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn；

所述测量机器人搜索到目标控制点对应的测点标识的棱镜，并测量得到所述测量机器人到所述目标控制点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L；

所述测距基站对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与所述精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的后视控制点即为所述目标控制点对应的测点标识，从而得到所述目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号；

根据所述目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号，得到与所述目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标。

可选地，所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述前视观测点棱镜的点号进行识别，并测量被识别的前视观测点棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该测量被识别的前视观测点棱镜的步骤包括：

所述测距基站采集每个前视观测点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn；

所述测量机器人搜索到目标观测点对应的测点标识的棱镜，并测量得到所述测量机器人到所述目标观测点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L；

所述测距基站对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与所述精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的前视观测点即为所述目标观测点对应的测点标识，从而得到所述目标观测点对应的测点标识的标识卡的卡号；

所述测量机器人对与所述目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号进行识别，并测量该棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该与所述目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜。

可选地，对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn进行滤波去噪，以祛除所述测距基站在测距过程中的遮挡、电磁干扰导致的测距扰动；

基于所述测量机器人和所述测距基站与所述测点标识的空间位置关系是相对固定的，得到所述精确斜距越来越大Dn>Dn-1>.........>D3>D2>D1，因此所述测距基站对每个所述测点标识的一次同步完整得到的测距信息应满足Dn>Dn-1>.........>D3>D2>D1的规则，对不满足该规则的测点标识进行噪音剔除，以防止误判。

可选地，所述测量机器人得到与所述目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标后，根据所述测量机器人到所述目标控制点的方位角、斜距、竖直角，计算所述测量机器人的设站点的真实大地坐标；

基于所述测量机器人的设站点的真实大地坐标和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标，分别计算所述测量机器人到每个后视控制点的精确斜距L1、L2、L3.....Ln，结合所述精确斜距D1、D2、D3......Dn，对两者进行差值运算，得到的差值L1-D1、L2-D2、L3-D3、.....Ln-.Dn应在一定范围内，若超出该范围，则所述测量机器人需要利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述后视控制点棱镜的点号进行二次识别。

本发明实施例还提供了一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别方法，所述棱镜是一种光学装置，作为所述测量机器人的观测目标，所述棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜；

所述棱镜按照功能分为后视控制点棱镜，所述方法包括：

预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标，并记录与所述后视控制点棱镜绑定的标识卡的卡号，所述标识卡是一种低功耗的电子器件，作为所述测量机器人中测距基站的观测目标，所述标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、所述测量机器人到所述标识卡的斜距、电池电量，所述扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标；

将所述标识卡的卡号和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在所述测量机器人的控制器中，实现根据所述标识卡的卡号查询对应的大地坐标；或者，

将所述标识卡的卡号和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在各个后视控制点对应的测点标识的标识卡中，在任一标识卡上传测距信息的同时，将大地坐标作为所述测距信息的一部分回传给所述测量机器人中的测距基站，然后所述测距基站转发给所述测量机器人；

所述测距基站采集每个后视控制点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn，所述测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为所述测量机器人的观测点；

所述测量机器人搜索到目标控制点对应的测点标识的棱镜，并测量得到所述测量机器人到所述目标控制点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L；

所述测距基站对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与所述精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的后视控制点即为所述目标控制点对应的测点标识，从而得到所述目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号；

根据所述目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号，得到与所述目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标。

本发明实施例还提供了另一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别方法，所述棱镜是一种光学装置，作为所述测量机器人的观测目标，所述棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜；

所述棱镜按照功能分为前视观测点棱镜，所述方法包括：

所述测量机器人中的测距基站采集每个前视观测点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn，所述标识卡是一种低功耗的电子器件，作为所述测量机器人中测距基站的观测目标，所述标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、所述测量机器人到所述标识卡的斜距、电池电量，所述扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标，所述测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为所述测量机器人的观测点；

所述测量机器人搜索到目标观测点对应的测点标识的棱镜，并测量得到所述测量机器人到所述目标观测点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L；

所述测距基站对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与所述精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的前视观测点即为所述目标观测点对应的测点标识，从而得到所述目标观测点对应的测点标识的标识卡的卡号；

所述测量机器人对与所述目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号进行识别，并测量该棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该与所述目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜。

本发明提供的矿井测量机器人棱镜点号识别系统，测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为所述测量机器人的观测点；棱镜是一种光学装置，作为测量机器人的观测目标，棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜。

标识卡是一种低功耗的电子器件，作为测量机器人中测距基站的观测目标，标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、测量机器人到标识卡的斜距、电池电量，扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标；其中，测量机器人利用无线定位技术、测距基站，结合测点标识，对棱镜的点号进行识别，同时获取或者测量棱镜的大地坐标。

发明的系统，不再需要拍照，因此不受工作面巷道灯光昏暗甚至没有灯光的影响，也不因工作面巷道的粉尘浓度大、湿度大，导致目标点标识的成像无法辨认。测量机器人只要与多个测点标识具有通视状态，即使工作面巷道有行人或者设备遮挡，也不影响对测点标识中棱镜点号的识别以及对大地坐标的获取或者测量，具有较好的实用性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例一种较优的测量机器人和多个测点标识的结构图；

图2是本发明实施例一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别方法的流程图；

图3是本发明实施例另一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别方法的流程图。

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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

本发明提出的矿井测量机器人棱镜点号识别系统包括：测点标识和测量机器人。测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为所述测量机器人的观测点；棱镜是一种光学装置，作为测量机器人的观测目标，棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜。即无论是哪种类型的棱镜都可以适用于本发明所提的方案。

标识卡是一种低功耗的电子器件，标识卡作为测量机器人中测距基站的观测目标，标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、测量机器人到标识卡的斜距、电池电量，其中扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标。当然，实际的使用中，距离数据和扩展数据还包括有其它信息或者数据，不一一例举。

整个系统在使用过程中，测量机器人利用无线定位技术、测距基站，结合测点标识，对棱镜的点号进行识别，同时获取或者测量棱镜的大地坐标。

一般情况下，应用在矿井中的棱镜按照功能可以分为：后视控制点棱镜和前视观测点棱镜。而后视控制点棱镜的大地坐标是可以被提前测量得到的，而前视观测点棱镜的大地坐标不能被提前测量得到。基于这个区别，有如下不同：

测量机器人利用无线定位技术、测距基站，结合测点标识，对后视控制点棱镜的点号进行识别，并基于被识别的后视控制点棱镜的点号，获取该被识别的后视控制点棱镜的大地坐标；

或者，测量机器人利用无线定位技术、测距基站，结合测点标识，对前视观测点棱镜的点号进行识别，并测量被识别的前视观测点棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该测量被识别的前视观测点棱镜。

作为一种较优的方式：测量机器人可以和测距基站高度一体化集成；当然，测量机器人也可以和测距基站分体捆绑安装在一起，以兼容矿井在用的精确定位系统。

由于测量机器人兼具测距基站功能，因此其可以通过无线定位技术实现测距基站实时采集的测量机器人到测点标识中标识卡的测距信息，并将测距信息传输给测量机器人，这其中，测距基站的测距技术手段包括但不限于：UWB、红外、激光雷达、超声波雷达、RFID、zigbee。

作为一种较优的方式，测量机器人安装在巷道相对固定的位置；而多个测点标识安装在巷道中，多个测点标识根据与测量机器人的通视情况，在巷道中间隔一定的距离布置。

为了更好的解释说明本发明中测量机器人和多个测点标识的布设，参照图1，示出了本发明实施例一种较优的测量机器人和多个测点标识的结构图。图1中测量机器人安装在矿井巷道相对固定的位置，多个测点标识1、2、3……n分别安装在矿井巷道中，每个测点标识与其它测点标识之间都间隔有一定的距离。多个测点标识根据与测量机器人具有良好的通视情况。

当然，可以理解的是，假若多个测点标识中有任意一个或者多个测点标识与测量机器人的通视情况不好，甚至完全无法通视，则并不能适用于本发明的系统。

作为一种优选的方式，测量机器人利用无线定位技术、测距基站，结合测点标识，对后视控制点棱镜的点号进行识别，并基于被识别的后视控制点棱镜的点号，获取该被识别的后视控制点棱镜的大地坐标的具体步骤可以包括：

步骤S1：预先测量后视控制点棱镜的大地坐标，并记录与后视控制点棱镜绑定的标识卡的卡号。

由于后视控制点棱镜的大地坐标是可以预先测量的，又因为每个后视控制点棱镜是与一个标识卡绑定的，因此得到其大地坐标后，可以记录与后视控制点棱镜绑定的标识卡的卡号。

步骤S2：将标识卡的卡号和预先测量后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在测量机器人的控制器中，实现根据标识卡的卡号查询对应的大地坐标；或者，将标识卡的卡号和预先测量后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在各个后视控制点对应的测点标识的标识卡中，在任一标识卡上传测距信息的同时，将大地坐标作为测距信息的一部分回传给测距基站，然后测距基站转发给测量机器人。

步骤S1之后，可以将标识卡的卡号和预先测量后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在测量机器人的控制器中，从而可以实现根据标识卡的卡号查询对应的大地坐标。或者是不存储在测量机器人的控制器中，而是将标识卡的卡号和预先测量后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在各个后视控制点对应的测点标识的标识卡中，这样在任一标识卡向测距基站上传测距信息的同时，就将大地坐标作为测距信息的一部分回传给测距基站，然后测距基站再转发给测量机器人。

步骤S3：测距基站采集每个后视控制点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn。

步骤S4：测量机器人搜索到目标控制点对应的测点标识的棱镜，并测量得到测量机器人到目标控制点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L。

步骤S3、步骤S4可以借助图1所示的结构图得到更直观的理解。测距基站采集每个后视控制点对应的测点标识的标识卡的数据，相当于所有测点标识均会向测距基站发送各自的数据信息。而测距基站接收到这些数据信息后进行处理数据，即可得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn。

测量机器人在工作过程中任意搜索，当搜索到某个测点标识时，认为该测点标识为目标控制点，而该目标控制点对应的测点标识中肯定有棱镜，因此测量机器人可以测得其与该棱镜之间的斜距L。

步骤S5：测距基站对精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的后视控制点即为目标控制点对应的测点标识，从而得到目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号。

得到斜距D1、D2、D3......Dn和斜距L之后，分别进行比较，也即求取斜距D1与斜距L之间的差值，求取斜距D2与斜距L之间的差值，……求取斜距Dn与斜距L之间的差值。得到差值最小且在一定误差范围内的后视控制点即为目标控制点对应的测点标识，根据步骤S3得到的标识卡号1、2、3……n，即可确定目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号。

步骤S6：根据目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号，得到与目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标。

得到目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号后，由于标识卡的卡号与棱镜的大地坐标已经被绑定，因此即可得到与目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标。

作为一种优选的方式，测量机器人利用无线定位技术、测距基站，结合测点标识，对前视观测点棱镜的点号进行识别，并测量被识别的前视观测点棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该测量被识别的前视观测点棱镜的步骤包括：

步骤T1：测距基站采集每个前视观测点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn。

由于前视观测点对应的测点标识中的棱镜的大地坐标并不能预先测量得到，因此测距基站直接采集每个前视观测点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn。该步骤的方法除了将后视控制点变化为前视观测点以外，其余与前述步骤S3的方法相同，不多赘述。

步骤T2：测量机器人搜索到目标观测点对应的测点标识的棱镜，并测量得到测量机器人到目标观测点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L。

与前述步骤S4相同，除了将后视控制点变化为前视观测点以外，采用一用的方法搜索到目标观测点对应的测点标识的棱镜，并测量得到测量机器人到目标观测点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L。

步骤T3：测距基站对精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的前视观测点即为目标观测点对应的测点标识，从而得到目标观测点对应的测点标识的标识卡的卡号。

同样的，与步骤S5相同的方法得到目标观测点对应的测点标识的标识卡的卡号。

步骤T4：测量机器人对与目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号进行识别，并测量该棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该与目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜。

得到标识卡的卡号后，与步骤S6不同，测量机器人首选对与目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号进行识别，之后测量机器人再测量该棱镜的大地坐标，这样就得到了该棱镜的大地坐标，最后测量机器人将该大地坐标赋予该与目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜。

在上述步骤S1～步骤S6的方法中，或者步骤T1～步骤T4的方法中，一种较优的方式为：需要对得到的精确斜距D1、D2、D3......Dn进行滤波去噪，以祛除测距基站在测距过程中的因遮挡、电磁干扰导致等因素而造成的测距扰动。

此外，基于测量机器人和测距基站与各个测点标识的空间位置关系是相对固定的这个原因，那么得到的精确斜距会越来越大Dn>Dn-1>.........>D3>D2>D1，因此测距基站对每个测点标识的一次同步完整得到的测距信息应满足Dn>Dn-1>.........>D3>D2>D1的规则，对于不满足该规则的测点标识需要进行噪音剔除，以防止误判。

在一种较优的方式中，测量机器人对后视控制点棱镜的点号识别并获取大地坐标的过程中，可以对识别结果进行进一步验证：

测量机器人得到与目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标后，根据测量机器人到目标控制点的方位角、斜距、竖直角，计算测量机器人的设站点的真实大地坐标；再基于测量机器人的设站点的真实大地坐标和预先测量后视控制点棱镜的大地坐标，分别计算测量机器人到每个后视控制点的精确斜距L1、L2、L3.....Ln，结合精确斜距D1、D2、D3......Dn，对两者进行差值运算，得到的差值L1-D1、L2-D2、L3-D3、.....Ln-.Dn应在一定范围内，若超出该范围，则表示测量机器人需要利用无线定位技术、测距基站，结合测点标识，对后视控制点棱镜的点号进行二次识别，重复上述步骤S3～步骤S6的方法。

基于上述矿井测量机器人棱镜点号识别系统，本发明实施例还提出一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别方法。其中棱镜是一种光学装置，作为测量机器人的观测目标，棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜；棱镜按照功能分为后视控制点棱镜，参照图2，该方法包括：

步骤201：预先测量后视控制点棱镜的大地坐标，并记录与后视控制点棱镜绑定的标识卡的卡号，标识卡是一种低功耗的电子器件，作为测量机器人中测距基站的观测目标，标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、测量机器人到标识卡的斜距、电池电量，扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标。

步骤202：将标识卡的卡号和预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在测量机器人的控制器中，实现根据标识卡的卡号查询对应的大地坐标；或者，将标识卡的卡号和预先测量后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在各个后视控制点对应的测点标识的标识卡中，在任一标识卡上传测距信息的同时，将大地坐标作为测距信息的一部分回传给测量机器人中的测距基站，然后测距基站转发给测量机器人。

步骤203：测距基站采集每个后视控制点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn，测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为测量机器人的观测点。

步骤204：测量机器人搜索到目标控制点对应的测点标识的棱镜，并测量得到测量机器人到目标控制点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L。

步骤205：测距基站对精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的后视控制点即为目标控制点对应的测点标识，从而得到目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号。

步骤206：根据目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号，得到与目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标。

本发明实施例中，上述步骤201～步骤206的具体方法，可参见前述对系统的解释说明以及对步骤S1～步骤S6的解释说明，不再赘述。

基于上述矿井测量机器人棱镜点号识别系统，本发明实施例还提出另一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别方法。其中棱镜是一种光学装置，作为测量机器人的观测目标，棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜；棱镜按照功能分为前视观测点棱镜，参照图3，该方法包括：

步骤301：测量机器人中的测距基站采集每个前视观测点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn，标识卡是一种低功耗的电子器件，作为测量机器人中测距基站的观测目标，标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、测量机器人到标识卡的斜距、电池电量，扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标，测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为测量机器人的观测点。

步骤302：测量机器人搜索到目标观测点对应的测点标识的棱镜，并测量得到测量机器人到目标观测点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L。

步骤303：测距基站对精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的前视观测点即为目标观测点对应的测点标识，从而得到目标观测点对应的测点标识的标识卡的卡号。

步骤304：测量机器人对与目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号进行识别，并测量该棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该与目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜。

本发明实施例中，上述步骤301～步骤304的具体方法，可参见前述对系统的解释说明以及对步骤T1～步骤T4的解释说明，不再赘述。

综上所述，本发明提供的矿井测量机器人棱镜点号识别系统，测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为所述测量机器人的观测点；棱镜是一种光学装置，作为测量机器人的观测目标，棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜。

标识卡是一种低功耗的电子器件，作为测量机器人中测距基站的观测目标，标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、测量机器人到标识卡的斜距、电池电量，扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标；其中，测量机器人利用无线定位技术、测距基站，结合测点标识，对棱镜的点号进行识别，同时获取或者测量棱镜的大地坐标。

发明的系统，不再需要拍照，因此不受工作面巷道灯光昏暗甚至没有灯光的影响，也不因工作面巷道的粉尘浓度大、湿度大，导致目标点标识的成像无法辨认。测量机器人只要与多个测点标识具有通视状态，即使工作面巷道有行人或者设备遮挡，也不影响对测点标识中棱镜点号的识别以及对大地坐标的获取或者测量，具有较好的实用性。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别系统，其特征在于，所述系统包括：测点标识和测量机器人；

所述测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，所述测点标识作为所述测量机器人的观测点；

所述棱镜是一种光学装置，作为所述测量机器人的观测目标，所述棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜；

所述标识卡是一种低功耗的电子器件，作为所述测量机器人中测距基站的观测目标，所述标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、所述测量机器人到所述标识卡的斜距、电池电量，所述扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标；

其中，所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述棱镜的点号进行识别，同时获取或者测量所述棱镜的大地坐标。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述棱镜分为：后视控制点棱镜和前视观测点棱镜；

所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述后视控制点棱镜的点号进行识别，并基于被识别的后视控制点棱镜的点号，获取该被识别的后视控制点棱镜的大地坐标；

所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述前视观测点棱镜的点号进行识别，并测量被识别的前视观测点棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该测量被识别的前视观测点棱镜。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量机器人和所述测距基站高度一体化集成；或者，

所述测量机器人和所述测距基站分体捆绑安装在一起，以兼容矿井在用的精确定位系统；

所述测量机器人兼具所述测距基站功能，通过所述无线定位技术，所述测距基站实时采集所述测量机器人到所述测点标识中标识卡的测距信息，并将所述测距信息传输给所述测量机器人，所述测距基站的测距技术手段包括但不限于：UWB、红外、激光雷达、超声波雷达、RFID、zigbee。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量机器人安装在巷道相对固定的位置；

多个所述测点标识安装在巷道中，多个所述测点标识根据与所述测量机器人的通视情况，在所述巷道中间隔一定的距离布置。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述后视控制点棱镜的点号进行识别，并基于被识别的后视控制点棱镜的点号，获取该被识别的后视控制点棱镜的大地坐标的步骤包括：

预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标，并记录与所述后视控制点棱镜绑定的标识卡的卡号；

将所述标识卡的卡号和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在所述测量机器人的控制器中，实现根据所述标识卡的卡号查询对应的大地坐标；或者，

将所述标识卡的卡号和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在各个后视控制点对应的测点标识的标识卡中，在任一标识卡上传所述测距信息的同时，将大地坐标作为所述测距信息的一部分回传给所述测距基站，然后所述测距基站转发给所述测量机器人；

所述测距基站采集每个后视控制点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn；

所述测量机器人搜索到目标控制点对应的测点标识的棱镜，并测量得到所述测量机器人到所述目标控制点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L；

所述测距基站对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与所述精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的后视控制点即为所述目标控制点对应的测点标识，从而得到所述目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号；

根据所述目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号，得到与所述目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述测量机器人利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述前视观测点棱镜的点号进行识别，并测量被识别的前视观测点棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该测量被识别的前视观测点棱镜的步骤包括：

所述测距基站采集每个前视观测点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn；

所述测量机器人搜索到目标观测点对应的测点标识的棱镜，并测量得到所述测量机器人到所述目标观测点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L；

所述测距基站对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与所述精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的前视观测点即为所述目标观测点对应的测点标识，从而得到所述目标观测点对应的测点标识的标识卡的卡号；

所述测量机器人对与所述目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号进行识别，并测量该棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该与所述目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜。

7.根据权利要求5或6任一所述的系统，其特征在于，对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn进行滤波去噪，以祛除所述测距基站在测距过程中的遮挡、电磁干扰导致的测距扰动；

基于所述测量机器人和所述测距基站与所述测点标识的空间位置关系是相对固定的，得到所述精确斜距越来越大Dn>Dn-1>.........>D3>D2>D1，因此所述测距基站对每个所述测点标识的一次同步完整得到的测距信息应满足Dn>Dn-1>.........>D3>D2>D1的规则，对不满足该规则的测点标识进行噪音剔除，以防止误判。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述测量机器人得到与所述目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标后，根据所述测量机器人到所述目标控制点的方位角、斜距、竖直角，计算所述测量机器人的设站点的真实大地坐标；

基于所述测量机器人的设站点的真实大地坐标和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标，分别计算所述测量机器人到每个后视控制点的精确斜距L1、L2、L3.....Ln，结合所述精确斜距D1、D2、D3......Dn，对两者进行差值运算，得到的差值L1-D1、L2-D2、L3-D3、.....Ln-.Dn应在一定范围内，若超出该范围，则所述测量机器人需要利用无线定位技术、所述测距基站，结合所述测点标识，对所述后视控制点棱镜的点号进行二次识别。

9.一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别方法，其特征在于，所述棱镜是一种光学装置，作为所述测量机器人的观测目标，所述棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜；

所述棱镜按照功能分为后视控制点棱镜，所述方法包括：

预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标，并记录与所述后视控制点棱镜绑定的标识卡的卡号，所述标识卡是一种低功耗的电子器件，作为所述测量机器人中测距基站的观测目标，所述标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、所述测量机器人到所述标识卡的斜距、电池电量，所述扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标；

将所述标识卡的卡号和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在所述测量机器人的控制器中，实现根据所述标识卡的卡号查询对应的大地坐标；或者，

将所述标识卡的卡号和所述预先测量所述后视控制点棱镜的大地坐标一一对应存储在各个后视控制点对应的测点标识的标识卡中，在任一标识卡上传测距信息的同时，将大地坐标作为所述测距信息的一部分回传给所述测量机器人中的测距基站，然后所述测距基站转发给所述测量机器人；

所述测距基站采集每个后视控制点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn，所述测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为所述测量机器人的观测点；

所述测量机器人搜索到目标控制点对应的测点标识的棱镜，并测量得到所述测量机器人到所述目标控制点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L；

所述测距基站对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与所述精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的后视控制点即为所述目标控制点对应的测点标识，从而得到所述目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号；

根据所述目标控制点对应的测点标识的标识卡的卡号，得到与所述目标控制点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号和该棱镜的大地坐标。

10.一种矿井测量机器人系统棱镜点号识别方法，其特征在于，所述棱镜是一种光学装置，作为所述测量机器人的观测目标，所述棱镜包括：普通棱镜或者360度棱镜；

所述棱镜按照功能分为前视观测点棱镜，所述方法包括：

所述测量机器人中的测距基站采集每个前视观测点对应的测点标识的标识卡的数据，并处理数据得到每个标识卡的卡号1、2、3......n和相应的精确斜距D1、D2、D3......Dn，所述标识卡是一种低功耗的电子器件，作为所述测量机器人中测距基站的观测目标，所述标识卡的距离数据包括：标识卡的卡号、扩展数据、所述测量机器人到所述标识卡的斜距、电池电量，所述扩展数据包括：标识卡位置信息、标识卡大地坐标，所述测点标识是棱镜和标识卡一体化集成装置，固定在巷道中或者工作面中，测点标识作为所述测量机器人的观测点；

所述测量机器人搜索到目标观测点对应的测点标识的棱镜，并测量得到所述测量机器人到所述目标观测点对应的测点标识的棱镜的精确斜距L；

所述测距基站对所述精确斜距D1、D2、D3......Dn分别与所述精确斜距L进行比较，其中得到差值最小且在一定误差范围内的前视观测点即为所述目标观测点对应的测点标识，从而得到所述目标观测点对应的测点标识的标识卡的卡号；

所述测量机器人对与所述目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜的点号进行识别，并测量该棱镜的大地坐标，将该大地坐标赋予该与所述目标观测点对应的测点标识的标识卡绑定的棱镜。

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