签4的绝对位置信息，即得到采煤机所处的精确位置。
[0046]6)、采煤机运行一次结束后，再次进行校准，重复步骤4)?步骤5)。
[0047]进一步的，所述步骤I)中:各个超宽带无线通讯UWB传感器6等间距的布置在采煤机运行的端头端头处的液压支架上同一侧同一高度位置，且布置高度大于步骤4)中布置的UWB定位标签4高度Im以上；各个超宽带无线通讯UWB传感器6基于铅垂线向下倾斜25度，在各个超宽带无线通讯UWB传感器6背面使用水平仪保证超宽带无线通讯UWB传感器6上端面水平。
[0048]图3是超宽带无线通讯UWB传感器6的连线方式，采用环形连接方式连接；时间信号从主传感器任意端口输出，必须顺序输入到下一个从传感器的右上角端口处，从传感器的其他接口为输出接口，其连接线为带屏蔽的网线，主传感器作为时间源保证时间同步。选用以太网供电方式，每个超宽带无线通讯UWB传感器6通过网线与POE交换机10接口连接，建立以太网。POE交换机通过网线与上位机相连，通过DHCP服务器，提供IP地址。
[0049]图4为超宽带无线通讯UWB传感器6定位的基本原理，即通过AOA及TDOA方式对UffB定位标签4进行定位。al、a2为方位角，即AOA定位方式所要测量的角度。Tl、T2为UffB定位标签4到达两个超宽带无线通讯UWB传感器6的时间，T = T1-T2为到达时间差，即TDOA方式所要测量的到达时间差。
[0050]图5是在采煤机开采过程中，四个超宽带无线通讯UWB传感器6由于布置在端头处的液压支架上，并且会随着液压支架的移动而移动，设置在采煤机运行的端头位置处超宽带无线通讯UWB传感器作为固定基站。在采煤机开采过程中每回采一次，其中的一个超宽带无线通讯UWB传感器6会随着其布置所在的液压支架移动，因此每次移动后都用3个没有移动的超宽带无线通讯UWB传感器6去确定移动后的超宽带无线通讯UWB传感器6的坐标；所以用3个未移动的超宽带无线通讯UWB传感器6确定移动后的超宽带无线通讯UWB传感器6的绝对坐标。
[0051]图6是本发明采煤机绝对位置精确校准原理框图。即选取超宽带无线通讯UWB传感器6作为系统的基础，首先是在井下布置超宽带无线通讯UWB传感器6，通过在上位机5建立采煤机绝对位置精确校准模型实现对超宽带无线通讯UWB传感器6的管理，在采煤机回采过程中，超宽带无线通讯UWB传感器6接受UWB定位标签信号将数据传输给上位机，由上位机5对信号管理及数据处理，最终得到采煤机绝对位置。
[0052]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于UWB采煤机绝对位置精确校准装置，其特征在于:包括采煤机机身(I)、采煤机定位装置(2)、定位装置防爆外壳(3)、上位机(5)、若干个超宽带无线通讯UWB传感器(6)和POE交换机(10);在采煤机机身(I)上固定连接定位装置防爆外壳(3);所述定位装置防爆外壳⑶内连接采煤机定位装置⑵；所述采煤机定位装置⑵中包括UWB定位标签(4);所述超宽带无线通讯UWB传感器(6)等间距固定在采煤机运行的端头处的液压支架上；所有超宽带无线通讯UWB传感器(6)均通过POE交换机(10)与上位机(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于UWB采煤机绝对位置精确校准装置，其特征在于:超宽带无线通讯UWB传感器(6)与POE交换机(10)采用屏蔽线连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于UWB采煤机绝对位置精确校准方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)、根据矿井下巷道分布及采煤环境，在采煤机运行的端头处的液压支架上布置若干个超宽带无线通讯UWB传感器￠);在采煤机定位装置(2)中放置UWB定位标签(4);沿开采区域划定各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)的信号收发区域；通过激光测距仪测量各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)的绝对坐标； 2)、超宽带无线通讯UWB传感器(6)采用以太网供电方式；建立以太网，具体为:布置POE交换机(10)和上位机(5)，每个超宽带无线通讯UWB传感器(6)均通过POE交换机(10)与上位机(5)连接，且各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)之间采用环形连接方式连接； 3)、所述上位机(5)接收到各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)的发射信号，根据发射信号的波形最大值设定噪音阈值；根据各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)的绝对坐标在上位机(5)中建立采煤机绝对位置精确校准模型； 4)、任意选取信号收发区域中一个点放置UWB定位标签(4);采用AOA及TDOA结合的定位算法对UWB定位标签(4)定位，具体为: 41)由AOA方法得到UWB定位标签(4)和各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)的角度关系；由TDOA定位方法测量UWB定位标签(4)接收到任意两个超宽带无线通讯UWB传感器(6)发射的定位信号的时间差； 42)根据步骤41)得到的所有时间差，采用双曲线定位算法计算出UWB定位标签(4)的位置；得到UWB定位标签(4)的位置后可测得该UWB定位标签(4)的高度以及该UWB定位标签⑷与各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)之间的距离，将得到的距离和高度输送到采煤机绝对位置精确校准模型中，检测各个超宽带无线通讯UWB传感器￠)的位置与角度是否有偏差，进行校准； 5)、采煤机进行开采作业，超宽带无线通讯UWB传感器(6)将收集到的关于定位装置(2)中的UWB定位标签(4)数据信息传送给上位机(5)，由采煤机绝对位置精确校准模型中的数据处理系统描绘采煤机定位装置(2)中的UWB定位标签(4)的绝对位置信息，即得到采煤机所处的精确位置。 6)、采煤机运行一次结束后，再次进行校准，重复步骤4)?步骤5)。
4.根据权利要求3所述的一种基于UWB采煤机绝对位置精确校准方法，其特征在于:所述步骤I)中:各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)等间距的布置在采煤机运行的端头端头处的液压支架上同一侧同一高度位置，且布置高度大于步骤4)中布置的UWB定位标签(4)高度Im以上；各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)基于铅垂线向下倾斜25度，在各个超宽带无线通讯UWB传感器(6)背面使用水平仪保证超宽带无线通讯UWB传感器(6)上端面水平。
5.根据权利要求1所述的一种基于UWB采煤机绝对位置精确校准方法，其特征在于:所述超宽带无线通讯UWB传感器(6)的数量为4个。
【专利摘要】本发明公开一种基于UWB采煤机绝对位置精确校准方法及装置，包括采煤机机身、采煤机定位装置、定位装置防爆外壳、上位机、四个超宽带无线通讯UWB传感器和POE交换机；在采煤机机身上固定定位装置防爆外壳；定位装置防爆外壳内有接采煤机定位装置；采煤机定位装置中包括UWB定位标签；超宽带无线通讯UWB传感器等间距固定在端头处的液压支架上；超宽带无线通讯UWB传感器通过POE交换机与上位机连接。本发明利用超宽带无线通讯UWB进行精确校准抗干扰能力强，传输速率高，具有更高的带宽、更低的功耗并能提供井下采煤机的精确定位，安全可靠且易于安装、操作方便。
【IPC分类】E21C35-08
【公开号】CN104612682
【申请号】CN201410749250
【发明人】刘万里, 刘一鸣
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月9日