具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

下面以由本申请提供的基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏装置来执行本申请提供的一种基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法，而不作为对本申请的限定，以下简称为“装置”。

下面结合参考附图对本申请提供的基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法、装置、计算机设备及存储介质进行详细描述。

图1是根据本申请一实施例的一种基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法的流程示意图。

如图1所示，该基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法可以包括以下步骤：

步骤101，控制激光测绘装置向激光标靶发射多束激光，以形成多个光斑。

其中，激光测绘装置可以为激光测距仪，或者，还可以为在向激光标靶发射多条激光之后，可以由激光接收组件接收到从激光标靶上反射的多条激光，且在激光标靶上可以具有多个激光光斑。

需要说明的是，激光测绘装置固定安装在掘进机上，并垂直于掘进机，用于向激光标靶发送激光并计算激光形成的第一坐标。具体的，可以将激光测绘装置安装在掘进机的后侧，比如可以为掘进机上距离巷道的初始位置较远的位置。可以将激光标靶固定安装在巷道的初始位置，因而可以使得激光接收组件在接收反射的激光的时候可以避免受到掘进机工作面光场复杂不稳定、粉尘、雾气等多方面影响，进而能够为之后精准确定掘进机的位姿偏差排除干扰。

其中，激光标靶可以包括激光靶板以及布置在激光靶板周围的部件。通过在激光标靶上安装激光接收组件，比如激光接收器，从而可以根据空间大地坐标系计算多个光斑的坐标。

需要说明的是，激光的个数可以为三束，或者更多，在此不进行限定。

步骤102，确定多个光斑在第一坐标系中的各个第一坐标，其中，第一坐标系以激光测绘装置为中心点。

需要说明的是，第一坐标系可以为以激光测绘装置为中心点，建立的局域坐标系。其中，可以以激光测绘装置的几何中心作为中心点，或者也可以为以预设的点作为中心点，建立第一坐标系。

其中，第一坐标系中的各个坐标可以是指相对于激光测绘装置的各个坐标。在将多束激光发射到激光标靶之后，可以由激光测绘装置测量激光的发射距离以及到激光标靶所用的时间。另外，还可以在激光测绘模块上安装双轴倾角仪等测量装置。因而，可以通过结合该多束激光的各个测量数据确定当前多个光斑在第一坐标系的各个坐标。

步骤103，确定多个光斑在第二坐标系中的各个第二坐标，其中，第二坐标系以激光标靶为中心。

其中，第二坐标系是以激光标靶为中心确定的，可以以激光标靶的靶面中心作为原点建立世界坐标系，由于激光标靶是固定不动的，因而第二坐标系是一种空间大地坐标系。

作为一种可能实现的方式，激光接收组件可以通过激光标靶上激光的反射的激光，测量出反射光线的角度，另外，还可以通过对应的各个距离参数，进一步确定反射光线在靶面上的各个点的第二坐标。

步骤104，根据第一坐标和第二坐标，计算激光测绘装置的位姿。

具体的，可以基于最小二乘法，根据第一坐标和第二坐标，解算激光测绘装置的位姿。

步骤105，根据激光测绘装置的位姿，计算掘进机位姿的偏差。

在确定了激光测绘装置的位姿之后，该装置可以通过坐标转换，将激光测绘装置的位姿转换为掘进机的位姿。需要说明的是，在计算掘进机位姿的偏差时，可以根据当前掘进机的位姿以及掘进机的初始位姿，也即基准位姿，计算掘进机的位姿偏差。

具体的，可以通过处理器对掘进机位姿的偏差进行解算。

步骤106，根据偏差，对掘进机的位姿进行调节。

可以理解的是，在计算了掘进机位姿的偏差之后，该装置可以根据该偏差生成与掘进机的各个定位参数，比如俯仰角、位移大小以及偏航角度等对应的控制指令，在此不做限定。

需要说明的是，在确定了掘进机位姿的偏差之后，可以由处理器向掘进机的控制端发送掘进机位姿调节请求。其中，调节请求中可以包含根据当前的偏差数据生成的控制指令，也即，掘进机的端在接收到处理器发送的调节请求之后，可以识别其中包含的各个控制指令，进而对掘进机的位姿进行对应的调节，以使当前掘进机的位姿和基准位姿一致。

本申请中，通过对掘进机的位姿进行调节，可以使得当前的掘进机重新回到标准位置和姿态，也即实现掘进机的自动掘进纠编。由于是将激光标靶和激光接收组件固定安装在巷道的初始位置，因而可以避免对激光接收组件和激光测绘装置来回移动，可以有效的减少布站次数，工况适应性较好。

本申请实施例中，首先控制激光测绘装置向激光标靶发射多束激光，以形成多个光斑，然后确定多个光斑在第一坐标系中的各个第一坐标，其中，第一坐标系以激光测绘装置为中心点，之后确定多个光斑在第二坐标系中的各个第二坐标，其中，第二坐标系以激光标靶为中心并根据第一坐标和第二坐标，计算激光测绘装置的位姿，最后根据激光测绘装置的位姿，计算掘进机位姿的偏差并根据偏差，对掘进机的位姿进行调节。由此，可以基于两个坐标系的坐标计算激光测绘装置的位姿，进而确定掘进机位姿的偏差，可以自动、准确的调整掘进机位姿，不仅操作简单，实行便捷，还可以有效的减少步站次数和降低测量成本。

图2是根据本申请又一实施例的一种基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法的流程示意图。

如图2所示，该基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法可以包括以下步骤：

步骤201，控制激光测绘装置向激光标靶发射多束激光，以形成多个光斑。

步骤202，确定多个光斑在第一坐标系中的各个第一坐标，其中，第一坐标系以激光测绘装置为中心点。

需要说明的是，步骤201、202的具体实现过程可以参照上述实施例，在此不进行赘述。

步骤203，确定激光标靶反射的多束激光的反射角度。

需要说明的是，可以通过激光测绘装置或者激光接收组件直接测量激光标靶反射的多束激光的反射角度。

步骤204，获取激光接收组件的距离测量数据，其中，激光接收组件固定安装在激光标靶之上。

其中，距离测量数据可以包含激光接收组件相对于大地的高度，以及距离掘进机上激光测绘装置的水平距离以及激光测绘装置的垂直距离，或者，还可以包含各个俯仰角以及偏航角度。

步骤205，根据反射角度和距离测量数据，确定多个光斑在第二坐标系的各个第二坐标。

可选的，在确定了反射角度以及距离测量数据之后，可以将其进行打包并通过无线通讯模块发送至处理器进行处理，从而处理器可以根据三角函数关系进一步的确定多个光斑在第二坐标系中的各个第二坐标。

步骤206，根据第一坐标和第二坐标，计算激光测绘装置的位姿。

步骤207，根据激光测绘装置的位姿，计算掘进机位姿的偏差；

步骤208，根据偏差，对掘进机的位姿进行调节。

需要说明的是，步骤206、207、208的具体实现方式可以参照上述实施例，在此不进行赘述。

本申请实施例中，首先控制激光测绘装置向激光标靶发射多束激光，以形成多个光斑，然后确定多个光斑在第一坐标系中的各个第一坐标，其中，第一坐标系以激光测绘装置为中心点，之后确定激光标靶反射的多束激光的反射角度，然后获取激光接收组件的距离测量数据，其中，激光接收组件固定安装在激光标靶之上，根据反射角度和距离测量数据，确定多个光斑在第二坐标系的各个第二坐标，根据第一坐标和第二坐标，计算激光测绘装置的位姿，并根据激光测绘装置的位姿，计算掘进机位姿的偏差，最后根据偏差，对掘进机的位姿进行调节。由此，可以基于两个坐标系的坐标计算激光测绘装置的位姿，进而确定掘进机位姿的偏差，可以自动、准确的调整掘进机位姿，不仅操作简单，实行便捷，还可以有效的减少步站次数和降低测量成本。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏装置。图3为本申请实施例提供的一种基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏装置的结构框图。

如图3所示，该基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏装置300包括：控制模块310、第一确定模块320、第二确定模块330、第一计算模块340、第二计算模块350以及调节模块360。

控制模块310，用于控制激光测绘装置向激光标靶发射多束激光，以形成多个光斑；

第一确定模块320，用于确定所述多个光斑在第一坐标系中的各个第一坐标，其中，所述第一坐标系以所述激光测绘装置为中心点；

第二确定模块330，用于确定所述多个光斑在第二坐标系中的各个第二坐标，其中，所述第二坐标系以所述激光标靶为中心；

第一计算模块340，用于根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述激光测绘装置的位姿；

第二计算模块350，用于根据所述激光测绘装置的位姿，计算掘进机位姿的偏差；

调节模块360，用于根据所述偏差，对所述掘进机的位姿进行调节。

可选的，所述第二确定模块，包括：

第一确定单元，用于确定激光标靶反射的所述多束激光的反射角度；

第一获取单元，用于获取激光接收组件的距离测量数据，其中，所述激光接收组件固定安装在所述激光标靶之上；

第二确定单元，用于根据所述反射角度和所述距离测量数据，确定所述多个光斑在所述第二坐标系的各个第二坐标。

可选的，所述激光测绘装置固定安装在掘进机上，并垂直于掘进机，用于向所述激光标靶发送激光并计算所述激光形成的第一坐标。

可选的，所述第二确定单元，具体用于：

将所述反射角度和所述距离测量数据传送给处理器，以使所述处理器基于三角函数关系确定所述多个光斑在所述第二坐标系的各个第二坐标。

本申请实施例中，首先控制激光测绘装置向激光标靶发射多束激光，以形成多个光斑，然后确定多个光斑在第一坐标系中的各个第一坐标，其中，第一坐标系以激光测绘装置为中心点，之后确定多个光斑在第二坐标系中的各个第二坐标，其中，第二坐标系以激光标靶为中心并根据第一坐标和第二坐标，计算激光测绘装置的位姿，最后根据激光测绘装置的位姿，计算掘进机位姿的偏差并根据偏差，对掘进机的位姿进行调节。由此，可以基于两个坐标系的坐标计算激光测绘装置的位姿，进而确定掘进机位姿的偏差，可以自动、准确的调整掘进机位姿，不仅操作简单，实行便捷，还可以有效的减少步站次数和降低测量成本。

根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

图4示出了可以用来实施本申请的实施例的示例电子设备400的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。

如图4所示，设备400包括计算单元401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的计算机程序或者从存储单元408加载到随机访问存储器(RAM)403中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还可存储设备400操作所需的各种程序和数据。计算单元401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。

设备400中的多个部件连接至I/O接口405，包括：输入单元406，例如键盘、鼠标等；输出单元407，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元408，例如磁盘、光盘等；以及通信单元409，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元409允许设备400通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元401可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元401的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元401执行上文所描述的各个方法和处理，例如基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法。例如，在一些实施例中，基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元408。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM402和/或通信单元409而被载入和/或安装到设备400上。当计算机程序加载到RAM403并由计算单元401执行时，可以执行上文描述的基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元401可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法。

另外，图5还提出了一种基于移动激光与标靶协作的掘进机位姿纠偏方法的模型示意图，如图5所示，首先通过激光测绘装置向目标标靶发射多条激光并确定所述多条激光对应的激光光斑坐标，其中，该激光光斑坐标是以激光测绘装置为中心确定的，然后通过目标标靶的反射进一步计算反射光线对应的各个激光坐标，该各个激光坐标是基于世界坐标系确定的，然后根据各个目标激光点的局域坐标和世界坐标信息计算激光测绘装置的位姿，进而根据该位姿确定掘进机的位姿调整量，进行纠编。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本申请的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本申请的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

本申请实施例中，首先控制激光测绘装置向激光标靶发射多束激光，以形成多个光斑，然后确定多个光斑在第一坐标系中的各个第一坐标，其中，第一坐标系以激光测绘装置为中心点，之后确定多个光斑在第二坐标系中的各个第二坐标，其中，第二坐标系以激光标靶为中心并根据第一坐标和第二坐标，计算激光测绘装置的位姿，最后根据激光测绘装置的位姿，计算掘进机位姿的偏差并根据偏差，对掘进机的位姿进行调节。由此，可以基于两个坐标系的坐标计算激光测绘装置的位姿，进而确定掘进机位姿的偏差，可以自动、准确的调整掘进机位姿，不仅操作简单，实行便捷，还可以有效的减少步站次数和降低测量成本。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。