科创中国

行业领域

电子信息技术,通信技术

需求背景

针对井下采掘作业时工作条件恶劣、存在大量灰尘、巷道存在弯曲、光照条件复杂等问题，该项目需要综合现有采掘设备位姿测量方案的优缺点，提出一种新型的融合激光雷达/毫米波雷达/惯导等多传感器信息的位姿估计方案，达到预定定位精度并通过实验验证。

需解决的主要技术难题

具体需解决的技术难题如下：

①一种新型的融合激光雷达/毫米波雷达/惯导等多传感器信息的位姿估计方案：该方案将惯性导航位姿信息、毫米波雷达测距信息和激光雷达三维定位三类技术进行综合，优势互补以解决井下定位时的可靠性与准确性问题。所提方案应能克服惯性传感器的漂移与噪声问题，激光雷达对光照和粉尘特征敏感问题以及毫米波雷达观测分辨率较低问题。

②面向煤矿井下采掘装备精准定位的异构多传感器信息融合算法：该算法应能够利用激光雷达/毫米波雷达/惯导等三类传感器对于采掘装备位置、速度和位姿测量之间的耦合机理，高效融合多传感器异构数据，有效提升定位精度。

③面向煤矿井下采掘装备精准跟踪的异构多传感器信息融合算法：该算法应能够结合不同传感器对于采掘装备运动状态之间的时空耦合关机，利用卡尔曼滤波算法将多传感器异构数据高效融合，实现对采掘装备的位置、速度和位姿的实时跟踪，有效提升定位精度。

④基于异构多传感器信息融合的定位性能分析：该分析应当能够揭示矿井下采掘装备定位性能的主要影响因素，如传感器布放位置、巷道壁平整程度、粉尘和光照条件等，为实际采掘装备的设计制造提供理论指导。

期望实现的主要技术目标

本项目面向煤矿井下巷道掘进少人、无人自动化作业的需求，开展激光雷达/毫米波雷达/惯导工作面三维重建、采掘设备位姿测量、采掘设备自主运动规划与控制等关键技术研发攻关，开发出适应煤矿井下地质环境、能够实时监控截割轨迹等智能化功能的煤矿井下综合采掘设备。

项目预期达到的技术绩效指标:

①建立井下巷道坐标系；

②巷道成型误差≤15cm；

③在井下巷道坐标系内的 X 轴（水平方向）定位误差不超过±5cm；

④在井下巷道坐标系内的 Y 轴（巷道纵深方向）定位误差不超过±10cm；

⑤在井下巷道坐标系内的 Z 轴（俯仰方向）定位误差不超过±5cm；

⑥实现采掘设备姿态航向角误差不超过 0.1°；

⑦实现采掘设备姿态翻滚角误差不超过 0.015°；

⑧实现采掘设备姿态俯仰角误差不超过 0.015°。

需求解析

解析单位：“科创中国”人工智能专业科技服务团（西咸新区人工智能行业协会） 解析时间：2023-11-29

张历南

陕西科友青信息技术有限公司

执行董事

综合评价

此需求足够清晰可以进行技术跟进

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处理进度