具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

本公开提供的基于激光标靶的掘进机位姿测量方法，该方法可以由本公开提供的基于激光标靶的掘进机位姿测量装置执行，也可以由本公开提供的电子设备执行，其中，电子设备可以包括但不限于台式电脑、平板电脑等终端设备，下面以由本公开提供的基于激光标靶的掘进机位姿测量装置来执行本公开提供的一种基于激光标靶的掘进机位姿测量方法，而不作为对本公开的限定。

下面结合参考附图对本公开提供的一种基于激光标靶的掘进机位姿测量方法进行详细描述。

图1为本公开一个实施例提供的一种基于激光标靶的掘进机位姿测量方法的流程示意图。

如图1所示，该基于激光标靶的掘进机位姿测量方法可以包括以下步骤：

步骤101，确定激光标靶上各个参考光斑的第一光斑坐标。

掘进机机身的位姿是掘进机工况的重要参数，因而对于掘进机机身的检测是非常有必要的，而由于煤矿井下测量环境十分恶劣，视线易被遮挡，因而本公开可以通过向掘进机上的激光标靶发射激光，并根据激光光斑对应的空间坐标进行视觉定位，进而实现对掘进机位姿的测量和调整。

需要说明的是，激光标靶可以固定安装在掘进机上并垂直于掘进机、且激光标靶的靶面朝向巷道的激光发送位置，用于接收激光。另外，本公开可以在巷道的初始位置安装激光测绘装置，比如一定数量的激光发射器，其可以为3个，且激光发射器的激光可以照射到激光标靶的靶面上。可以理解的是，激光测绘装置在向激光标靶发射激光之后可以对其与激光标靶之间的距离进行测量。

具体的，可以预先以激光测绘模块为中心建立世界坐标系，因而在激光测绘装置向激光标靶发射激光之后之后，该装置可以进一步的测出各个参考光斑的空间坐标，也即这三个光斑基于该世界坐标系的世界坐标。

其中，参考光斑可以为掘进机处于掘进状态时激光标靶上形成的光斑。优选的，参考光斑的个数可以为3个，且各个参考光斑在空间上的距离可以是相同的。

步骤102，获取激光标靶上形成的各个参考光斑的第二光斑坐标。

其中，参考光斑可以为掘进机处于掘进状态时激光标靶上形成的光斑。第二光斑坐标也即各个参考光斑位于标靶坐标系的坐标。

在掘进机进行掘进移动之后，由于激光标靶的位置固定，因而激光标靶上的各个光斑的位置可能发生改变，为了及时的确定当前掘进机的位姿偏移量，本公开需要获取当前激光标靶上形成的各个参考光斑的第二光斑坐标。

需要说明的是，激光标靶上可以安装有激光接收组件，比如激光接收器，因而在巷道初始位置的激光发射器向激光标靶发送3条激光之后，激光接收组件可以用于接收从激光标靶上反射的激光，进而确定参考光斑在激光标靶上的空间坐标。其中，通过激光标靶上激光点的反射，激光接收组件可以接收到反射的激光，进而确定反射光线的角度，从而计算出靶面坐标，进而根据靶面坐标确定激光在激光标靶上射中的点，也即参考光斑。

步骤103，根据第一光斑坐标和第二光斑坐标，计算激光标靶的空间位姿。

举例来说，若当前参考光斑在第一光斑坐标系对应的第二光斑坐标分别为P1、P2、P3，参考光斑在第二光斑坐标系对应的第二光斑坐标分别为T1、T2、T3。本公开中，可以基于最小二乘法，计算整个标靶平面的位姿，也即激光标靶的空间位姿。

步骤104，根据激光标靶的空间位姿，对掘进机的位姿进行调整。

作为一种可能实现的方式，可以首先确定掘进机的标准位姿，之后根据激光标靶的空间位姿，确定所述掘进机的当前位姿，然后又根据掘进机的所述标准位姿和当前位姿，确定掘进机的位姿偏差，最后掘进机控制端可以根据位姿偏差，对掘进机进行调整，在此不进行限定。

本公开实施例中，首先确定激光标靶上各个参考光斑的第一光斑坐标，然后确定激光标靶上各个参考光斑的第一光斑坐标，获取所述激光标靶上形成的各个参考光斑的第二光斑坐标，根据所述第一光斑坐标和所述第二光斑坐标，计算所述激光标靶的空间位姿，根据所述激光标靶的空间位姿，对所述掘进机的位姿进行调整。由此，可以基于激光标靶的坐标系和世界坐标系确定参考光斑的第一光斑坐标和第二光斑坐标，进而根据掘进机的所述标准位姿和当前位姿，确定掘进机的位姿偏差，最后根据位姿偏差，对掘进机进行调整，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为本公开一个实施例提供的一种基于激光标靶的掘进机位姿测量方法的流程示意图。

如图2所示，该基于激光标靶的掘进机位姿测量方法可以包括以下步骤：

步骤201，确定第一光斑坐标系，第一光斑坐标系基于激光测绘装置建立。

步骤202，向激光标靶发射激光，以在激光标靶上形成多个参考光斑。

步骤203，确定各个参考光斑在第一光斑坐标系下的第一光斑坐标。

需要说明的是，第一光斑坐标系可以为世界坐标系，其中，激光测绘装置可以位于巷道的初始位置，且固定不动。因而可以以激光测绘装置为中心，建立世界坐标系。本公开中，可以以激光发射的位置作为坐标系原点，或者也可以为其他位置，在此不做限定。

在激光测绘装置向激光标靶上发射激光之后，可以确定各个激光在激光标靶上对应的光斑，也即参考光斑。

具体的，激光测绘装置可以在向激光标靶发射激光的同时，根据发射激光的角度和自身的位置，计算出各个参考光斑在第一光斑坐标系下的各个坐标

可选的，激光标靶还可以包含图像传感器和通信模块，以采集所述激光在激光标靶上形成的光斑位置并向激光发送位置的系统发射当前位置，以使激光测绘装置可以得知当前光斑在激光标靶所在坐标系的位置，在此不进行限定。

步骤204，根据激光标靶上反射光线的角度，确定反射光线在激光标靶上的各个参考光斑以及各个参考光斑的第二光斑坐标，其中，第二光斑坐标基于激光标靶的坐标系建立。

其中，第二光斑坐标也即靶面坐标。需要说明的是，可以在激光标靶上安装激光接收组件，从而激光接收组件在接收到激光标靶上的反射光线以及检测到反射光线的角度，进而可以计算出反射光线对应的各个参考光斑以及对应的靶面坐标。

步骤205，根据第一光斑坐标和第二光斑坐标，计算激光标靶的空间位姿。

需要说明的是，步骤205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206，确定掘进机的标准位姿。

需要说明的是，在掘进机掘进之前，可以首先确定当前掘进机的一个标准位姿，并将该标准位姿存储到对应的装置中。

步骤207，根据激光标靶的空间位姿，确定掘进机的当前位姿。

需要说明的是，在确定了激光标靶的空间位姿之后，可以将激光标靶的空间位姿传送至处理器模块中，从而处理器模块可以根据当前激光标靶的空间位姿计算掘进机的当前位姿。

步骤208，根据掘进机的所述标准位姿和当前位姿，确定掘进机的位姿偏差。

具体的，可以通过计算掘进机的标准位姿和当前位姿，确定掘进机在掘进过程中的位姿改变量，也即位姿偏差。

步骤209，根据位姿偏差，对掘进机进行调整。

具体的，可以通过掘进机的控制端根据位姿偏差对掘进机进行调整，以使所述掘进机回归到正常位姿。

本公开实施例中，首先确定第一光斑坐标系，第一光斑坐标系基于激光测绘装置建立，之后向激光标靶发射激光，以在激光标靶上形成多个参考光斑，然后确定各个参考光斑在第一光斑坐标系下的第一光斑坐标，之后根据激光标靶上反射光线的角度，确定反射光线在激光标靶上的各个参考光斑以及各个参考光斑的第二光斑坐标，其中，第二光斑坐标基于激光标靶的坐标系建立，之后根据第一光斑坐标和第二光斑坐标，计算激光标靶的空间位姿并确定掘进机的标准位姿，根据激光标靶的空间位姿，确定掘进机的当前位姿，然后根据掘进机的所述标准位姿和当前位姿，确定掘进机的位姿偏差，最后根据位姿偏差，对掘进机进行调整。由此，可以基于激光标靶的坐标系和世界坐标系确定参考光斑的第一光斑坐标和第二光斑坐标，进而根据掘进机的所述标准位姿和当前位姿，确定掘进机的位姿偏差，最后根据位姿偏差，对掘进机进行调整，从而可以更加精准、高效的自动调整掘进机位姿，且可以有效减少布站次数和降低测量成本，便捷可行。

为了实现上述实施例，本公开还提出一种基于激光标靶的掘进机位姿测量装置。

图3为本公开实施例所提供的一种基于激光标靶的掘进机位姿测量装置的结构示意图。

如图3所示，该基于激光标靶的掘进机位姿测量装置300包括：确定模块310、获取模块320、计算模块330以及调整模块340。

确定模块310，用于确定激光标靶上各个参考光斑的第一光斑坐标；

获取模块320，用于获取所述激光标靶上形成的各个参考光斑的第二光斑坐标；

计算模块330，用于根据所述第一光斑坐标和所述第二光斑坐标，计算所述激光标靶的空间位姿；

调整模块340，用于根据所述激光标靶的空间位姿，对所述掘进机的位姿进行调整。

可选的，所述确定模块，具体用于：

确定第一光斑坐标系，所述第一光斑坐标系基于激光测绘装置建立；

向所述激光标靶发射激光，以在所述激光标靶上形成多个参考光斑；

确定各个参考光斑在第一光斑坐标系下的所述第一光斑坐标。

可选的，所述调整模块，具体用于：

确定所述掘进机的标准位姿；

根据所述激光标靶的空间位姿，确定所述掘进机的当前位姿；

根据所述掘进机的所述标准位姿和所述当前位姿，确定掘进机的位姿偏差；

根据所述位姿偏差，对所述掘进机进行调整。

可选的，所述获取模块，具体用于：

根据所述激光标靶上反射光线的角度，确定所述反射光线在所述激光标靶上的各个参考光斑；

确定各个参考光斑的第二光斑坐标，其中，所述第二光斑坐标基于所述激光标靶的坐标系。

可选的，所述激光标靶固定安装在掘进机上、且所述激光标靶上安装有激光接收组件，所述激光接收组件用于接受反射的激光。

本公开实施例中，首先确定激光标靶上各个参考光斑的第一光斑坐标，然后确定激光标靶上各个参考光斑的第一光斑坐标，获取所述激光标靶上形成的各个参考光斑的第二光斑坐标，根据所述第一光斑坐标和所述第二光斑坐标，计算所述激光标靶的空间位姿，根据所述激光标靶的空间位姿，对所述掘进机的位姿进行调整。由此，通过激光标靶的位姿，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4示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性计算机设备的框图。图4显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备 12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture；以下简称：ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture；以下简称：MAC)总线，增强型ISA 总线、视频电子标准协会(Video Electronics StandardsAssociation；以下简称：VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral ComponentInterconnection；以下简称：PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/ 非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如：光盘只读存储器(Compact Disc Read OnlyMemory；以下简称：CD-ROM)、数字多功能只读光盘(Digital Video Disc Read OnlyMemory；以下简称：DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network；以下简称：LAN)，广域网(Wide Area Network；以下简称：WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现前述实施例中提及的方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM 或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。