之间两两配对 的距离关系，从而解算出掘进机相对于巷道的三维坐标及姿态信息。姿态信息包括掘进机 的航向角，俯仰角及横滚角。
[0030] (4)当掘进机完成一个单位掘进机长度时，需停机进行支护。与此同时，启动陀螺 寻北仪及倾角传感器对掘进机航向角，俯仰角及横滚角进行校准。
[0031] (5)当掘进机与定位基站群之间的距离超过系统有效检测范围时，启动自行走式 定位基站群基准自主标定程序：首先由可编程计算机控制器根据各定位基站的三维坐标 系拟合基站行走路径，通过无线电通信模块将不同的路径信息分别传输至相应的定位基站 中。各定位基站根据各自路径信息，通过单片机控制与行走装置相联结的步进电机，依次向 掘进方向移动。每个自行走式定位基站移动完毕后，与其他定位基站进行依次配对，经过可 编程计算机控制器解算，更新定位基站群基准三维坐标。
[0032] (6)自行走式定位基站群在移动时，红外测距模块启动，当前方遇到垮落的煤岩及 其他障碍物时，根据五路红外测距仪探测的信息进行避障移动。避障结束后，重新进行路径 规划，直到定位基站行进至可编程计算机控制器规划的目标点。
[0033] (7)定位基站群基准坐标更新完成后，掘进机再次以定位基站群为基准向前掘进 机，从而实现在巷道掘进工作中，掘进机的全程自主定位定向。
[0034] 本实用新型掘进机自主定位定向系统及方法与现有技术对比，具有明显的优点与 有益效果。借由上述技术方案，本实用新型提供的掘进机自主定位定向系统及方法可达到 相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
[0035] (1)本实用新型利用超宽带无线电模块，自行走式定位基站群，陀螺寻北仪，倾角 传感器，可编程计算机控制器替代了传统人工目测掘进方式，解决了传统掘进的不准确，超 欠挖严重等问题，提高了巷道成型的质量与效率。实现了掘进过程中掘进机定位定向的全 自主化，将劳动力彻底从繁重、危险的工作环境中解放出来。并且该系统可以实时监测掘进 机位姿及姿态，拟合出掘进机的掘进航线。
[0036] (2)本实用新型掘进机自主定位定向系统及方法，利用内附铷原子钟的超宽带无 线电模块，采用信号双向飞行时间测距法，大大提高了系统定位精度，在检测范围内，系统 定位误差可控制在2cm以内。
[0037] (3)本实用新型掘进机自主定位定向系统及方法，将高精度陀螺寻北仪及倾角传 感器安装在电控箱中，当掘进机停机支护时，启动高精度陀螺寻北仪及倾角传感器对掘进 机自主定位定向系统进行校准，使得系统位姿测量精度可达〇. Γ以上。
[0038] (4)本实用新型掘进机自主定位定向系统及方法，系统定位基站由行走装置，避障 检测装置，通信装置等模块构成。当掘进机掘进距离超过定位基站最大有效检测距离时，定 位基站进行自主行走式标定，标定过程中进行坐标自主更新。从而实现定位基站的高精度 地自主前移。从而实现对掘进机连续的自主的坐标定位及位姿检测。
[0039] 综上所述，本实用新型特殊结构的掘进机自主定位定向系统，目的在于提出一种 全新的掘进机三维坐标自主连续定位及机身位姿参数连续检测系统及方法，并且当掘进机 停机支护时，通过陀螺寻北仪及倾角传感器可进行系统自主校正，大大提高了系统检测精 度。随着掘进机掘进距离的增大，定位基站群可自主向前跟随推进，并自主标定更新坐标。 可实现掘进过程掘进机定位定向的完全自主化，为掘进机自主巡航的实现铺平的道路，彻 底将矿井工作人员从巷道掘进工作的危险中解放出来。该系统使用于矿井巷道掘进、石油 钻井勘探、地铁巷道掘进等地下掘进领域，不仅具有很高的经济价值，而且具有很好的社会 价值。其具有上述诸多的优点及实用价值，其自主定位定向原理和结构设计未见公开发表 或实用而确属创新，在巷道自主掘进技术领域上有很大突破，并产生了好用及实用的效果， 诚为一新颖、进步、实用的新设计。
[0040] 上述如此结构构成的本实用新型掘进机自主定位定向系统及其方法的技术创新， 对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。
[0041] 如上所述是本实用新型的基本构思。但是，在本实用新型的技术领域内，只要具 备最基本的知识，可以对本实用新型的其他可操作的实施例进行改进。在本实用新型中对 实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方 式。
[0042] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内 容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内 容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。
【附图说明】
[0043] 图中：
[0044] 图1是本实用新型系统图
[0045] 图2是本实用新型结构组成示意图
[0046] 图3是本实用新型自行走式定位基站系统图
[0047] 图4是掘进机机身定位匣左右二等角轴测图
[0048] 图5是掘进机机身定位匣正视图
[0049] 图6是本实用新型数学模型示意图
[0050] 图7是本实用新型自主标定方法示意图
[0051] 图中：
[0052] 1 :掘进机 2:自主行走式定位基站群
[0053] 3 :自主行走式定位基站 4 :自主行走式定位基站
[0054] 5 ;自主行走式定位基站 6 :自主行走式定位基站
[0055] 7 :掘进机机身定位匣 8 :掘进机机身定位匣
[0056] 9 :掘进机机身定位匣 10 :可编程计算机控制器
[0057] 11:陀螺寻北仪 12:倾角传感器
[0058] 13 :倾角传感器 14 :轮式行走装置
[0059] 15 :红外测距仪 16 :步进电机
[0060] 17 :单片机 18:本安电池
[0061] 19 :基站超宽带无线电模块20 :微处理器
[0062] 21 :铷原子钟 22:通信电路
[0063] 23:脉冲电路 24:天线
[0064] 25 :定位基站间的无线电传输信号
[0065] 26 :定位基站与掘进机机身定位匣间的无线电传输信号
[0066] 27 :巷道边界 28 :液压减震油缸
[0067] 29 :机身超宽带无线