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摘要
掘进机时走时停的迈步式工作特点导致其难以实现定向掘进，这一直是国内外面临的技术难题。为实现煤矿巷道掘进机的位姿测量，提出一种基于组合方式的掘进机导航系统（即组合导航系统）。首先，以十字激光指向仪的激光束为识别特征，结合自主研制的激光接收标靶，组建光电传感器导航系统，并构建掘进机机身位姿解算模型；然后，通过递推最小二乘（recursive least square, RLS）算法将光电传感器导航系统和光纤惯性导航系统的测量数据融合，解算出掘进机机身的位姿；最后，根据掘进机机身位姿的测量结果，通过PLC(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)实现掘进机的纠偏控制，以有效解决其定向掘进问题。以MB670型掘锚一体机为实验对象，通过现场实验对所设计的组合导航系统进行测量误差分析。结果表明：该组合导航系统可以有效实现煤矿巷道掘进机机身的位姿测量；掘进机机身的位置测量误差在±20 mm以内，姿态角测量误差在±0.15°以内，满足煤矿巷道施工精度要求。基于组合方式的掘进机导航系统具有精度高、可靠性好的优点，弥补了单一导航系统的测量缺陷，可为掘进机的定向掘进智能控制提供理论基础。
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