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申请/专利权人：北京天玛智控科技股份有限公司;北京煤科天玛自动化科技有限公司

摘要：本发明提供一种煤矿井下全工作面场景空间数字化构建系统和方法，其系统包括：定点传感器，设置于工作面机头和机尾处的液压支架顶板上，获取定点空间数据；巡检传感器，设置于巡检行走机构上并沿巡检行走机构的轨道行走，获取巡检空间数据；控制器，接收定点空间数据和巡检空间数据，根据定点空间数据和巡检空间数据得到全工作面场景空间的空间数据。本发明中的方案，利用定点扫描方式和巡检扫描模式相结合的方式实现全工作面场景空间数据的获取，在工作面机头、机尾区域处，巡检传感器自动转动扫描旋转轴与此处定点传感器一致的扫描旋转轴，保证两种传感器分别获取此处空间数据时的配准精度，实现全工作面场景空间数据的拼接获取。

主权项：1.一种利用煤矿井下全工作面场景空间的数字化构建系统对煤矿井下全工作面场景空间进行数字化构建的煤矿井下全工作面场景空间的数字化构建方法，其特征在于，包括如下步骤：定点扫描数据获取步骤：获取定点传感器扫描得到的工作面机头和机尾处设定区域的空间数据；所述定点传感器为安装在工作面机头和机尾处的传感器；巡检扫描数据获取步骤：获取巡检传感器扫描得到的工作面中间区域的空间数据；所述巡检传感器为设置于巡检行走机构上的传感器，所述巡检行走机构设置于所述工作面机头和机尾之间；其中，所述巡检传感器行走至巡检行走机构的轨道两端时，自动将其扫描旋转轴方向切换至与定点传感器扫描旋转轴平行的方向；全工作面场景空间数据获取步骤：在所述巡检传感器完成一个行程的工作面巡检之后，将定点扫描数据获取步骤得到的定点空间数据以及巡检扫描数据获取步骤得到的巡检空间数据进行配准和拼接，以得到全工作面场景的空间数据；还包括如下步骤：数据融合步骤：在工作面机头和机尾设定区域处，应用超宽带定位技术标定传感器和地质测量设备，以实现全工作面场景空间数据和地质数据信息的融合；所述数据融合步骤具体包括：获取空间数据和地质数据信息的旋转变换矩阵：在工作面设置多个超宽带基站，每一超宽带基站实时接收或发送超宽带信号，采集工作面中每一定位卡在当前超宽带基站系统下的位置坐标；其中，传感器中设置至少五个定位卡，地质测量设备中设置至少五个定位卡；传感器中的一个定位卡和地质测量设备中的一个定位卡用于获取传感器和地质测量设备之间的平移变换向量和运动轨迹；传感器中的其余定位卡和地质测量设备中的其余定位卡用于获取传感器和地质测量设备之间的旋转变换矩阵；根据旋转变换矩阵融合所述空间数据和地质数据信息；根据旋转变换矩阵融合所述空间数据和地质数据信息的步骤包括：获取传感器中的定位板上其余定位卡的位置坐标P＝{p1,p2,p3…pm}，m为传感器中定位板上定位卡的数量；获取地质测量设备中的定位板上其余定位卡的位置坐标P'＝{p1',p'2,p'3…p'n}，n为地质测量设备中定位板上定位卡的数量；其中，pi和pi'分别为传感器和地质测量设备上的第i个定位卡的位置坐标；融合所述空间数据和地质数据信息的步骤中：其中，R为旋转变换矩阵，t为平移向量；根据所述旋转变换矩阵应用矩阵乘法将一组空间数据变换到与之对应的一组地质测量信息的空间坐标中，从而完成两种数据信息的融合；其中，使用最小二乘法拟合所述空间数据和地质数据信息的最优变换矩阵：

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