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龙图腾网获悉太原理工大学申请的专利知识与数据混合驱动的液压支架相对位姿虚拟重构方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115685240B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211570324.X，技术领域涉及：G01S17/88；该发明授权知识与数据混合驱动的液压支架相对位姿虚拟重构方法是由王学文;梅震怀;谢嘉成;沈卫东;蔡宁;刘曙光;王怡荣;王浥晨;刘京铨;王禧龙设计研发完成，并于2022-12-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本知识与数据混合驱动的液压支架相对位姿虚拟重构方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种知识与数据混合驱动的液压支架相对位姿虚拟重构方法，构建液压支架物理样机的数字孪生模型系统，通过传感器位置规划系统指导物理监测系统中传感器的布置；物理监测系统中的传感器的数据通过数据采集模块采集并传入到机理模型与数据处理中，数据经过参数预处理模块修正后作为已知量传入相对位置解算模块进行解算，通过动态链接的方式接将其解算结果实时映射在位姿推演系统中；位姿修正模块对位姿推演系统的结果进行迭代，构建一种知识和数据混合驱动的重构方法；最终在人机交互系统中显示液压支架的位姿信息，在准确度评价系统对推演的液压支架的位姿信息进行误差评定，利用人机交互系统对所有系统进行状态监测。

本发明授权知识与数据混合驱动的液压支架相对位姿虚拟重构方法在权利要求书中公布了：1.一种知识与数据混合驱动的液压支架相对位姿虚拟重构方法，其特征在于，包括物理监测系统、机理模型与数据处理系统和虚拟位姿重构系统； 所述的物理监测系统包括传感器和数据采集模块；所述的机理模型与数据处理系统包括参数预处理模块、相对位置解算模块和位姿修正模块；所述的虚拟位姿重构系统包括数字孪生模型系统、传感器位置规划系统、位姿推演系统、人机交互系统和准确度评价系统； 构建液压支架物理样机的数字孪生模型系统，通过传感器位置规划系统指导物理监测系统中传感器的布置；物理监测系统中的传感器的数据通过数据采集模块采集并传入到机理模型与数据处理中，数据经过参数预处理模块修正后作为已知量传入相对位置解算模块进行解算，通过动态链接的方式接将其解算结果实时映射在位姿推演系统中；位姿修正模块对位姿推演系统的结果进行迭代，构建一种知识和数据混合驱动的重构方法；最终在人机交互系统中显示液压支架的位姿信息，在准确度评价系统对推演的液压支架的位姿信息进行误差评定，利用人机交互系统对所有系统进行状态监测； 根据传感器位置规划系统在液压支架物理样机上安装传感器，包括激光测距传感器、红外发射器和红外接收矩阵；其中红外接收矩阵由若干个红外接收器组成，基准支架上激光测距传感器的激光束与位姿平面垂直，活动支架上红外发射器与其位姿平面垂直；数据采集模块用于采集激光测距传感器测量的距离信息，采集红外发射器在红外接受矩阵上的高电平信号； 所述物理监测系统中，红外接收器矩阵的原点与基准支架的坐标系原点重合，两个激光测距传感器在红外接收器矩阵的两测且关于红外接收矩阵原点对称，其激光发射点与红外接收器矩阵的原点在一条直线上，红外发射器与活动支架的坐标原点重合，反光板在活动支架的位置与对应的激光测距传感器在基准支架的位置相同； 传感器位置规划系统包括激光测距传感器的最佳位置的确定以及红外接收器矩阵大小的确定，利用Unity3D中的Raycast类来创建射线，其参数包括射线的起点、射线的监测距离以及射线的监测距离，按照实际激光测距传感器的性能来对其参数进行修正使虚拟传感器达到相同的性能，利用RaycastHit类来记录虚拟红外发射器与虚拟红外接收器的交互信息，参数包括是否发射碰撞、碰撞点的位置以及发射点与碰撞点的距离，按照传感器的性能对其参数进行修正；对活动支架运用解析法对其姿态进行解算，利用C#编写协同联动程序，并在基准支架与活动支架的位姿平面内配置相关传感器并模拟液压支架推溜时的工作，通过红外接收矩阵上的落点信息来决定红外接收矩阵的几何尺寸，对激光测距传感器进行监测质量判断，如果监测质量为差，则优化激光测距传感器的位置，直到监测质量为优，将此时激光传感器的位置以及红外接收矩阵的几何尺寸用XML文件记录，为物理监测系统中传感器的安装提供参考； 位姿推演系统为基于数据驱动的液压支架重构方法所构成的系统，相对位置解算模块作为输入通过动态链接库与位姿推演系统进行双向交互，通过不断调整虚拟液压支架的位置最终获得液压支架的位姿，其具体为: ①获取经参数预处理模块处理后的基准液压支架上的激光测距传感器的测量数值d1和d2以及红外接收端矩阵中的坐标y0,z0，以及获得液压支架底座的俯仰角和偏航角； ②其知识驱动的液压支架重构方法为：利用相对位姿解算模块进行解算，依据基准液压支架上的激光测距传感器的测量数值d1和d2，计算出活动液压支架的偏航角γ以及两台液压支架间的中心距d3； 具体的计算过程如下: ； 其中γ为活动支架的偏航角，l为两个激光测距传感器之间的距离，d1、d2为激光测距传感器与对应反光板间的距离，D的初始值为0； 虚拟活动液压支架的姿态根据测量得到的俯仰角和偏航角以及计算得到的偏航角调整，虚拟活动液压支架的位置在X轴方向的距离为d，在Y轴和Z轴方向的距离根据以下方式来推演； ③其数据驱动的液压支架重构方法为：依据虚拟红外接收端矩阵中的坐标y1,z1与红外接收端矩阵中的坐标y0,z0相比较，进而获得虚拟活动液压支架在Y轴和Z轴方向上的偏差，并在虚拟空间中对虚拟活动液压支架的位置进行调整； 利用位姿修正模块对其偏差进行判定，具体计算过程如下： ； 其中Δy为虚拟活动液压支架在Y轴上的偏差，其值为正表示调整方向与Y轴相反，反之，调整方向与Y轴相同，Δz为虚拟活动液压支架在Z轴上的偏差，其值为正表示调整方向与Z轴相反，反之，调整方向与Z轴相同； ④知识与数据混合驱动的液压支架重构方法为：根据虚拟激光测距传感器测量值D1与实际激光测距传感器的测量值d1相比较，来判断液压支架是否重构完成； 其差值为： ； 如果D为0，表示液压支架重构完成； 如果D不为0，重复②③步骤。

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