矿井综采工作面测量机器人自动测量方法和网络系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010972367.5 (22)申请日 2020.09.16 (71)申请人 北京龙软科技股份有限公司 地址 100190 北京市海淀区中关村东路66 号世纪科贸大厦C座2106 (72)发明人 毛善君李鑫超陈华州 (74)专利代理机构 北京润泽恒知识产权代理有 限公司 11319 代理人 莎日娜 (51)Int.Cl. E21F 17/18(2006.01) E21F 17/00(2006.01) G01C 15/00(2006.01) (54)发明名称 矿井综采工作面测。

2、量机器人自动测量方法 和网络系统 (57)摘要 本发明实施例提供了矿井综采工作面测量 机器人自动测量方法和网络系统。 首先， 以任意 两个已知大地坐标的控制点为基点， 确定主控全 站仪的大地坐标； 然后， 通过主控全站仪确定其 通视范围内至少两个目标点的大地坐标， 并将已 知大地坐标的目标点作为新的控制点； 最后， 通 过任意两个已测量大地坐标的固定目标点作为 全站仪群测控网络中除主控全站仪之外的其它 至少一个全站仪对应的控制点， 重复上述步骤直 到获取完所有全站仪的大地坐标形成具有大地 坐标的全站仪网络， 并通过全站仪和导线测量获 取固定目标点和移动目标点的大地坐标。 本发明 通过全站仪群形。

3、成测控网络协同自动测量实现 了综采工作面内大地坐标的传导和覆盖。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 111927557 A 2020.11.13 CN 111927557 A 1.一种矿井综采工作面测量机器人自动测量方法， 其特征在于， 全站仪群测控网络中 包括主控全站仪、 至少一个全站仪， 以形成测控网络； 其中， 若是多全站仪， 全站仪数量和全 站仪之间的距离根据煤层起伏或通视情况设计， 所述全站仪为测量机器人； 所述方法包括： 步骤S1： 通过所述主控全站仪搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 分别获取所述 第一控制点和第二控制点的大地坐标， 并测量所述主控全站仪分别到所述第。

4、一控制点和第 二控制点的倾角斜距； 步骤S2： 依据所述第一控制点和第二控制点的大地坐标以及所述主控全站仪分别到所 述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 通过距离交会算法， 获取计算所述主控全站仪的 大地坐标； 步骤S3： 依据所述主控全站仪的大地坐标， 通过支导线方法测量至少两个未知大地坐 标目标点的大地坐标； 所述主控全站仪之外的其他全站仪以工作面内两个已知大地坐标的目标点作为控制 点， 重复上述步骤S1-S3， 计算所述其他全站仪的大地坐标， 以及通过所述全站仪群测控网 络测量所有固定目标点和移动目标点的大地坐标。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 依据所述第一控制点和第二控。

5、制点的大地 坐标以及所述主控全站仪分别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 通过距离交会 算法， 获取计算所述主控全站仪的大地坐标的步骤， 包括： 根据所述第一控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距， 通 过所述距离交会算法， 获取所述主控全站仪的第一组大地坐标； 根据所述第二控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距， 通 过所述距离交会算法， 获取所述主控全站仪的第二组大地坐标； 根据所述第一组大地坐标和第二组大地坐标， 计算所述第一组大地坐标和第二组大地 坐标的点位误差； 若所述点位误差大于预设阈值， 则所述第一组大地坐标、 第二组大地坐标、 。

6、所述主控全 站仪到所述第一控制点的倾角斜距以及所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距无 效， 重新执行所述通过主控全站仪搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 测量所述主控 全站仪分别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距； 若所述点位误差小于等于所述预设阈值， 则获取所述第一组大地坐标和第二组大地坐 标的平均值坐标， 并以所述平均值坐标作为所述主控全站仪的大地坐标。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述依据所述主控全站仪的大地坐标， 通 过支导线方法测量至少两个未知大地坐标目标点的大地坐标的步骤， 包括： 通过所述主控全站仪分别搜索所述至少两个未知大地坐标的目标点标识并识别点号。

7、； 通过所述主控全站仪分别测量所述至少两个未知大地坐标目标点相对于后视第一控 制点或第二控制点的水平角和所述主控全站仪分别到所述至少两个未知大地坐标目标点 的倾角斜距； 根据所述水平角以及所述主控全站仪分别到所述至少两个未知大地坐标目标点的倾 角斜距， 通过支导线方法分别计算所述目标点的大地坐标， 并存储在数据文件或数据库中。 4.一种矿井综采工作面测量机器人自动测量网络系统， 其特征在于， 所述系统包括： 工 控机、 主控全站仪、 至少一个全站仪、 控制点标识、 固定目标点标识和移动目标点标识， 所述 权利要求书 1/2 页 2 CN 111927557 A 2 至少一个全站仪和所述主控全站。

8、仪分别与所述工控机通过通讯系统建立通信连接， 所述工 控机中部署了控制系统， 所述全站仪为测量机器人， 其中： 所述主控全站仪， 用于搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 以及测量所述主控全 站仪分别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 并将所述第一控制点标识的点号、 所述第二控制点标识的点号、 所述主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距和所述主控全 站仪到所述第二控制点的倾角斜距发送至所述工控机中； 所述工控机， 用于通过所述控制系统分别获取所述第一控制点和第二控制点的大地坐 标； 以及， 依据所述第一控制点和第二控制点的大地坐标以及所述主控全站仪分别到所述 第一控制点和第二控制点的倾角斜。

9、距， 通过距离交会算法， 获取计算所述主控全站仪的大 地坐标； 所述主控全站仪分别搜索至少两个未知大地坐标的目标点标识， 并依据所述主控 全站仪的大地坐标， 通过支导线方法测量其大地坐标； 所述主控全站仪之外的其他全站仪以工作面内两个已知大地坐标的固定目标点作为 控制点， 用所述其他全站仪重复上述所述主控全站仪的执行步骤， 和重复所述工控机的执 行步骤， 获取所述其他全站仪的大地坐标， 以及工作面内所有固定目标点和移动目标点的 大地坐标。 5.根据权利要求4所述的网络系统， 其特征在于， 所述工控机， 还用于通过所述控制系 统根据所述第一控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第一控制点的倾角。

10、斜距， 通过 所述距离交会算法， 获取所述主控全站仪的第一组大地坐标， 以及根据所述第二控制点的 大地坐标、 所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距， 通过所述距离交会算法， 获取所 述主控全站仪的第二组大地坐标， 并根据所述第一组大地坐标和第二组大地坐标， 计算所 述第一组大地坐标和第二组大地坐标的点位误差； 其中， 若所述点位误差大于预设阈值， 则所述第一组大地坐标、 第二组大地坐标、 所述 主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距、 所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距 无效， 以使所述主控全站仪重新搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 测量所述主控全 站仪分别到所述第一控制点和第二控。

11、制点的倾角斜距； 若所述点位误差小于等于所述预设阈值， 则所述工控机获取所述第一组大地坐标和第 二组大地坐标的平均值坐标， 并以所述平均值坐标作为所述主控全站仪的大地坐标。 6.根据权利要求4所述的网络系统， 其特征在于， 所述主控全站仪， 还用于搜索至少两 个未知大地坐标的目标点， 并分别测量其相对于后视第一控制点或第二控制点的水平角和 所述主控全站仪分别到所述至少两个未知大地坐标目标点的倾角斜距， 通过支导线方法分 别计算所述至少两个未知大地坐标目标点的大地坐标， 并存储在数据文件或数据库中。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111927557 A 3 矿井综采工作面测量机器人自动测量方。

12、法和网络系统 技术领域 0001 本发明涉及计算机技术领域， 特别是涉及一种矿井综采工作面测量机器人自动测 量方法和一种矿井综采工作面测量机器人自动测量网络系统。 背景技术 0002 矿井综采工作面作业的 “少人则安” 和 “无人则安” 的关键是实现综采工作面的透 明化。 综采工作面的透明化是建立在综采工作面统一坐标空间坐标系基础上的。 矿井综采 工作面的采掘是个动态推进的过程。 那么， 在综采工作面动态推进的过程中， 如何在矿井综 采工作面布设控制网， 快速自动构建综采工作面高精度、 统一坐标系的空间关系呢。 一直没 有很好的解决办法。 目前的综采工作面测量手段， 主要存在如下问题： （1）。

13、 为了满足智能开采大地坐标测量的需求， 人机交互式测量 （导线测量需要三人参 与， 需要两个控制点） 人员多、 环境恶劣、 难度大、 时效差， 达不到减人的目的。 0003 （2） 定期通过传统导线方式， 在综采工作面布设控制网， 进行全面的目标点测量 （例如， 每隔一周或者半个月， 在检修班期间进行测量） 。 当综采工作面推进后， 整个空间关 系就被破坏， 无法满足智能化综采工作面的实时定位需求。 0004 （3） 基于陀螺全站仪的矿井综采工作面目标点测量的方法可以动态构建统一坐标 的空间关系。 但是， 当综采工作面推进以后， 在目前的技术条件下， 陀螺全站仪的每次寻北 时间较长 （陀螺仪寻。

14、北精度越高耗时越长） 。 而且， 陀螺全站仪价格昂贵， 在恶劣环境 （高温、 高湿、 震动） 下适应性较弱。 发明内容 0005 鉴于上述问题， 提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地 解决上述问题的矿井综采工作面测量机器人自动测量方法和相应的矿井综采工作面测量 机器人自动测量网络系统。 0006 为了解决上述问题， 本发明实施例公开了一种矿井综采工作面测量机器人自动测 量方法， 全站仪群测控网络中包括主控全站仪、 至少一个全站仪， 以形成测控网络； 其中， 若 是多全站仪， 全站仪数量和全站仪之间的距离根据煤层起伏或通视情况设计， 所述全站仪 为测量机器人； 所述方法包括：。

15、 步骤S1： 通过所述主控全站仪搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 分别获取所述 第一控制点和第二控制点的大地坐标， 并测量所述主控全站仪分别到所述第一控制点和第 二控制点的倾角斜距； 步骤S2： 依据所述第一控制点和第二控制点的大地坐标以及所述主控全站仪分别到所 述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 通过距离交会算法， 获取计算所述主控全站仪的 大地坐标； 步骤S3： 依据所述主控全站仪的大地坐标， 通过支导线方法测量至少两个未知大地坐 标目标点的大地坐标； 说明书 1/10 页 4 CN 111927557 A 4 所述主控全站仪之外的其他全站仪以工作面内两个已知大地坐标的固定目标点作为。

16、 控制点， 重复上述步骤S1-S3， 计算所述其他全站仪的大地坐标， 以及通过所述全站仪群测 控网络测量所有固定目标点和移动目标点的大地坐标。 0007 优选的， 依据所述第一控制点和第二控制点的大地坐标以及所述主控全站仪分别 到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 通过距离交会算法， 获取计算所述主控全站 仪的大地坐标的步骤， 包括： 根据所述第一控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距， 通 过所述距离交会算法， 获取所述主控全站仪的第一组大地坐标； 根据所述第二控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距， 通 过所述距离交会算法， 获取所述主控全站。

17、仪的第二组大地坐标； 根据所述第一组大地坐标和第二组大地坐标， 计算所述第一组大地坐标和第二组大地 坐标的点位误差； 若所述点位误差大于预设阈值， 则所述第一组大地坐标、 第二组大地坐标、 所述主控全 站仪到所述第一控制点的倾角斜距以及所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距无 效， 重新执行所述通过主控全站仪搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 测量所述主控 全站仪分别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距； 若所述点位误差小于等于所述预设阈值， 则获取所述第一组大地坐标和第二组大地坐 标的平均值坐标， 并以所述平均值坐标作为所述主控全站仪的大地坐标。 0008 优选的， 所述依据所述主控全。

18、站仪的大地坐标， 通过支导线方法测量至少两个未 知大地坐标目标点的大地坐标的步骤， 包括： 通过所述主控全站仪分别搜索所述至少两个未知大地坐标的目标点标识并识别点号； 通过所述主控全站仪分别测量所述至少两个未知大地坐标目标点相对于后视第一控 制点或第二控制点的水平角和所述主控全站仪分别到所述至少两个目标点的倾角斜距； 根据所述水平角以及所述主控全站仪分别到所述至少两个未知大地坐标目标点的倾 角斜距， 通过支导线方法分别计算所述目标点的大地坐标， 并存储在数据文件或数据库中。 0009 为了解决上述问题， 本发明实施例公开了一种矿井综采工作面测量机器人自动测 量网络系统， 所述系统包括： 工控机。

19、、 主控全站仪、 至少一个全站仪、 控制点标识、 固定目标 点标识和移动目标点标识， 所述至少一个全站仪和所述主控全站仪分别与所述工控机通过 通讯系统建立通信连接， 所述工控机中部署了控制系统， 所述全站仪为测量机器人， 其中： 所述主控全站仪， 用于搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 以及测量所述主控全 站仪分别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 并将所述第一控制点标识的点号、 所述第二控制点标识的点号、 所述主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距和所述主控全 站仪到所述第二控制点的倾角斜距发送至所述工控机中； 所述工控机， 用于通过所述控制系统分别获取所述第一控制点和第二控制点的大地。

20、坐 标； 以及， 依据所述第一控制点和第二控制点的大地坐标以及所述主控全站仪分别到所述 第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 通过距离交会算法， 获取计算所述主控全站仪的大 地坐标； 所述主控全站仪分别搜索至少两个未知大地坐标的目标点标识， 并依据所述主控 全站仪的大地坐标， 通过支导线方法测量其大地坐标； 所述主控全站仪之外的其他全站仪以工作面内两个已知大地坐标的固定目标点作为 说明书 2/10 页 5 CN 111927557 A 5 控制点， 用所述其他全站仪重复上述所述主控全站仪的执行步骤， 和重复所述工控机的执 行步骤， 获取所述其他全站仪的大地坐标， 以及工作面内所有固定目标点和移动。

21、目标点的 大地坐标。 0010 优选的， 所述工控机， 还用于通过所述控制系统根据所述第一控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距， 通过所述距离交会算法， 获取所述主控全 站仪的第一组大地坐标， 以及根据所述第二控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第 二控制点的倾角斜距， 通过所述距离交会算法， 获取所述主控全站仪的第二组大地坐标， 并 根据所述第一组大地坐标和第二组大地坐标， 计算所述第一组大地坐标和第二组大地坐标 的点位误差； 其中， 若所述点位误差大于预设阈值， 则所述第一组大地坐标、 第二组大地坐标、 所述 主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距以及所述主控全站。

22、仪到所述第二控制点的倾角 斜距无效， 以使所述主控全站仪重新搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 测量所述主 控全站仪分别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距； 若所述点位误差小于等于所述预设阈值， 则所述工控机获取所述第一组大地坐标和第 二组大地坐标的平均值坐标， 并以所述平均值坐标作为所述主控全站仪的大地坐标。 0011 优选的， 所述主控全站仪， 还用于搜索至少两个未知大地坐标的目标点， 并分别测 量其相对于后视第一控制点或第二控制点的水平角和所述主控全站仪分别到所述至少两 个未知大地坐标目标点的倾角斜距， 通过支导线方法分别计算所述至少两个未知大地坐标 目标点的大地坐标， 并存储在数。

23、据文件或数据库中。 0012 本发明实施例包括以下优点： 通过所述主控全站仪搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 分别获取所述第一控制 点和第二控制点的大地坐标， 并测量所述主控全站仪分别到所述第一控制点和第二控制点 的倾角斜距； 依据所述第一控制点和第二控制点的大地坐标以及所述主控全站仪分别到所 述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 通过距离交会算法， 获取计算所述主控全站仪的 大地坐标； 依据所述主控全站仪的大地坐标， 通过支导线方法测量至少两个未知大地坐标 目标点的大地坐标； 所述主控全站仪之外的其他全站仪以工作面内两个已知大地坐标的目 标点作为控制点， 重复上述步骤， 计算所述其他全站。

24、仪的大地坐标， 以及通过所述全站仪群 测控网络测量所有目标点的大地坐标。 使得本发明可以通过全站仪群实现自动测量综采工 作面内所有固定目标点和移动目标点大地坐标， 实现了综采工作面无人化的目标点大地坐 标自动测量。 用全站仪取代陀螺全站仪， 脱离了陀螺寻北仪， 具有更高的经济性、 适应性、 稳 定性、 时效性。 本发明设计合理， 充分考虑了矿井综采工作面生产的现状及实施的可行性， 具有良好的推广价值。 附图说明 0013 图1是本发明实施例提供的一种矿井综采工作面测量机器人自动测量网络系统的 设备布置图； 图2是本发明实施例提供的一种矿井综采工作面测量机器人自动测量方法的流程图； 图3是本发明。

25、实施例提供的一种利用距离交会算法计算主控全站仪大地坐标的示意 图； 说明书 3/10 页 6 CN 111927557 A 6 图4是本发明实施例提供的一种矿井综采工作面测量机器人自动测量网络系统的结构 图。 具体实施方式 0014 为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。 0015 本发明的构思： 在矿井综采工作面中巷道内提前布置控制点标识， 并提前测量控 制点标识对应控制点的大地坐标， 以及在综采工作面内构造全站仪群测控网络。 0016 首先， 以任意两个已知大地坐标的矿井综采工作面巷道内的控制点为基点， 确定 主控全站。

26、仪的大地坐标； 然后， 通过主控全站仪确定其通视范围内至少两个目标点的大地 坐标， 并将已知大地坐标的固定目标点作为新的控制点； 最后， 通过任意两个已测量大地坐 标的固定位置的固定目标点作为全站仪群测控网络中除主控全站仪之外的其它至少一个 全站仪对应的控制点， 重复上述步骤直到获取完所有全站仪的大地坐标， 以及通过所述全 站仪群测控网络测量所有固定目标点和移动目标点的大地坐标。 在本发明中目标点的状态 可以是固定或移动的。 其中， 固定目标点指相对于综采工作面一定时间段内静止不动的目 标点， 随着综采工作面回采设备的移动， 这些目标点位置会发生变化， 此时， 全站仪群测控 网络会重新测量该目。

27、标点的大地坐标， 例如支架、 溜子、 刮板输送机设备上的固定目标点； 移动目标点指可以自由移动的目标点， 全站仪群测控网络会实时跟踪测量移动目标点的大 地坐标， 例如采煤机、 架线式、 轨道式设备上的移动目标点。 0017 举例说明， 参见图1， 图中实线箭头表示全站仪 （或者主控全站仪） 搜索已知大地坐 标的控制点标识或固定位置的目标点标识， 虚线箭头表示主控全站仪或全站仪测量未知大 地坐标的目标点标识的大地坐标。 其中， 固定位置的目标点标识为已测量得到大地坐标的 目标点标识， 并将该目标点作为新控制点。 0018 具体的， 图1中主控全站仪通过已知大地坐标的两个矿井综采工作面巷道内控制 。

28、点标识， 如图1中的第一控制点的标识和第二控点的标识， 确定自身的大地坐标； 主控全站 仪搜索第三控制点和第四控制点以及其他目标点标识， 用主控全站仪的大地坐标确定这些 目标点的大地坐标； 全站仪通过第三控制点和第四控制点， 确定该全站仪自身的大地坐标； 全站仪搜索第五控制点和第六控制点以及其他目标点， 用全站仪的大地坐标确定这些目标 点的大地坐标。 通过这种坐标传递的方法可以确定综采工作面内主控全站仪和其他所有全 站仪的大地坐标， 以及所有固定目标点和移动目标点的大地坐标。 0019 以下是本发明一种矿井综采工作面测量机器人自动测量方法中各设备的详细介 绍： 1、 主控全站仪 主控全站仪用于。

29、自动搜索控制点标识和目标点标识， 测量主控全站仪到控制点标识倾 角斜距， 测量主控全站仪到目标点相对于后视第一控制点或者第二控制点的水平角和主控 全站仪到目标点的倾角斜距。 主控全站仪可以但不限于安装在一侧顺槽的端头支架顶梁 上。 0020 2、 全站仪 全站仪用于自动搜索控制点标识和目标点标识， 测量全站仪到控制点 （已测量大地坐 说明书 4/10 页 7 CN 111927557 A 7 标的固定目标点作为控制点） 标识的倾角斜距， 测量全站仪到目标点相对于后视第一控制 点或者第二控制点的水平角和全站仪到目标点的倾角斜距。 全站仪安装在综采工作面内的 相对稳定的支架顶梁上。 0021 3、。

30、 工控机 工控机为安装有操作系统的工业计算机。 其中， 工控机中部署了控制系统。 0022 该控制系统是指整个系统的控制大脑， 主要负责采集全站仪群的测量数据、 控制 全站仪群协同自动测量。 0023 4、 控制点标识、 目标点标识 控制点标识和目标点标识为棱镜或者其他能被主控全站仪和全站仪识别的标识物。 0024 在本发明实施例中， 为了保证主控全站仪至少能够搜索到两个控制点标识， 在主 控全站仪对面顺槽的壁上提前间隔一定距离放置一个控制点标识。 0025 参见图2示出了本发明实施例提供的一种矿井综采工作面测量机器人自动测量方 法的流程图。 该方法中全站仪群测控网络包括主控全站仪、 至少一个。

31、全站仪， 以形成测控网 络； 其中， 若是多全站仪， 全站仪数量和全站仪之间的距离根据煤层起伏或通视情况设计； 测量机器人又称全站仪， 是一种集自动目标识别、 自动照准、 自动测角测距、 自动目标跟踪、 自动计算、 自动存储于一体的测量平台； 包括： 步骤201， 开机 接通电源， 让整个矿井综采工作面全站仪群协同自动测量机器人系统通电， 工控机中 的控制系统下发全站仪群测控网络开机命令， 全站仪群测控网络进入待机状态。 0026 步骤202， 通过所述主控全站仪搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 分别获取 所述第一控制点和第二控制点的大地坐标， 并测量所述主控全站仪分别到所述第一控制点 和。

32、第二控制点的倾角斜距。 0027 具体的， 通过所述主控全站仪搜索所述第一控制点标识并获取点号、 所述主控全 站仪到所述第一控制点的倾角斜距； 通过所述主控全站仪搜索所述第二控制点标识并获取 点号、 所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距； 依据所述第一控制点点号， 通过数据 文件或数据库查询所述第一控制点的大地坐标； 依据所述第二控制点点号， 通过数据文件 或数据库查询所述第二控制点的大地坐标。 0028 实际应用中， 在主控全站仪搜索控制点标识前， 需要先在主控全站仪对面巷道内 的壁上提前间隔一定距离放置一个控制点标识， 各控制点标识上标注了具有唯一性的控制 点标号， 并提前人工通过导线。

33、测量等测量方式测量出各控制点标识的大地坐标， 即控制点 的大地坐标。 并将控制点标号和与控制点标号的大地坐标对应存储在工控机内的数据文件 或数据库中。 0029 控制系统通过工控机向主控全站仪下发搜索控制点指令， 其中搜索控制点指令携 带的搜索参数包括： 搜索的方位角、 水平角范围、 垂直角范围。 0030 主控全站仪接收上述搜索控制点指令携带的搜索参数， 并根据该搜索参数搜索控 制点标识。 若搜索到一个控制点标识， 则通过测量机器人拍照图像识别或者其他方式识别 出控制点标识上的点号。 主控全站仪将该点号发送至工控机， 工控机以该点号为查询依据， 在控制点数据文件或者数据库中查询该点号对应的大。

34、地坐标。 其中， 不管工控机是否查询 到点号对应的大地坐标， 工控机都会再次给主控全站仪下发区别于上述搜索控制点指令的 说明书 5/10 页 8 CN 111927557 A 8 另一个搜索控制点指令， 以使主控全站仪根据当前接收的搜索控制点指令所携带的参数重 复上述获取控制点大地坐标的步骤， 直到工控机中存储的针对控制点的搜索参数全部下发 完毕。 在本发明实施例中， 工控机可以针对主控全站仪覆盖范围内的每一个控制点对应设 置并存储一套搜索参数， 以使主控全站仪通过一套搜索参数对应搜索一个控制点标识， 增 加了搜索的成功率。 0031 同时， 主控全站仪在搜索到控制点标识时， 也会同时测量主控。

35、全站仪到该控制点 的倾角斜距， 并发送至工控机中。 主控全站仪也是全站仪， 其只是对第一个获得自身大地坐 标的全站仪的另一称呼。 0032 在本发明实施例中， 测量机器人拍照图像识别为： 主控全站仪通过拍照的方式获 取控制点标识上对应的控制点点号的图像， 通过主控全站仪内置的图像识别算法识别出图 像上的控制点点号。 0033 在本发明实施例中， 倾角斜距为倾角和斜距。 0034 步骤203， 依据所述第一控制点和第二控制点的大地坐标以及所述主控全站仪分 别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 通过距离交会算法， 获取计算所述主控全 站仪的大地坐标。 0035 具体的， 根据所述第一控制点的。

36、大地坐标、 所述主控全站仪到所述第一控制点的 倾角斜距， 通过所述距离交会算法， 获取所述主控全站仪的第一组大地坐标； 根据所述第二 控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距， 通过所述距离交会算 法， 获取所述主控全站仪的第二组大地坐标； 根据所述第一组大地坐标和第二组大地坐标， 计算所述第一组大地坐标和第二组大地坐标的点位误差； 若所述点位误差大于预设阈值， 则所述第一组大地坐标、 第二组大地坐标、 所述主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距 以及所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角斜距无效， 重新执行所述通过主控全站仪搜 索第一控制点标识和第二控制点标识， 测量所述主控。

37、全站仪分别到所述第一控制点和第二 控制点的倾角斜距； 若所述点位误差小于等于所述预设阈值， 则获取所述第一组大地坐标 和第二组大地坐标的平均值坐标， 并以所述平均值坐标作为所述主控全站仪的大地坐标。 0036 举例说明， 参见图3， 图3中A点为第一控制点、 B点为第二控制点、 P点为主控全站 仪， 以下计算过程在工控机中完成。 距离交会算法的具体过程如下： 已知坐标的测点A三维大地坐标 （XA， YA， ZA） ; 已知坐标的测点B三维大地坐标 （XB， YB， ZB） ; 测点A到P的测量斜距SAP， 测量倾角 AP； 测点A到P的计算平距DAP： DAP=SAP*cos AP 由点A计算。

38、P的高程： ZP1=ZA+SAP*sin AP 测点A到P的测量斜距SBP， 测量倾角 BP； 测点B到P的计算平距DBP： DBP=SBP*cos BP 由点B计算P的高程： ZP2=ZB+SBP*sin BP 说明书 6/10 页 9 CN 111927557 A 9 测点A到测点B的计算平距： DAB=(XA-XB)2+(YA-YB)21/2 测点A到测点B的计算方位角： AB=90-arctan(YA-YB)/(XA-XB) 测点B到测点A的计算方位角： BA= AB+180 根据三角形余弦定理， 点B、 A、 P夹角： BAP=arccos(D2AB+D2AP+D2BP)/(2DAB。

39、DAP) 根据三角形余弦定理， 点A、 B、 P夹角： ABP=arccos(D2AB+D2BP-D2AP)/(2DABDBP) AP方向的坐标方位角： AP= AB+BAP BP方向的坐标方位角： BP= BA+ABP 由点A计算P的坐标： XP1=XA+DAP*cos AP YP1=YA+DAP*sin AP 由点B计算P的坐标： XP2=XB+DBP*cos BP YP2=YB+DBP*sin BP 通过AB点计算后P点的点位误差： e=(XP1-XP2)2+(YP1-YP2)2-(ZP1-ZP2)21/2 如果e2*0.1Mmm （M为地图比例尺） ， 则说明观测数据无效， 需重新测量。

40、， 其中2*0.1M 为预设阈值 （阈值中的2*0.1位经验值， 需要视工况而定） ； 如果 e2*0.1Mmm （M为地图比例 尺） ， 则取二者平均值为P点最终坐标： XP=(XP1+XP2)/2 YP=(YP1+YP2)/2 ZP=(ZP1+ZP2)/2 因此， 主控全站仪的三维大地坐标为(XP， YP， ZP)。 本发明实施例中， 通过设置预设阈值 检测第一控制点坐标和主控全站仪到第一控制点的倾角和斜距， 和/或第二控制点坐标和 主控全站仪到第二控制点的倾角和斜距是否有误， 增加了主控全站仪大地坐标的正确性， 避免了因主控全站仪的大地坐标错误、 测量错误等引起目标点的大地坐标错误， 进。

41、而保证 了固定目标点和移动目标点大地坐标的精准度。 通过两个控制点共同确定主控全站仪的大 地坐标， 提高了准确性， 例如减少了因控制点大地坐标的误差引起的主控全站仪的大地坐 标误差， 以及其它外部因素引起的误差。 0037 步骤204， 依据所述主控全站仪的大地坐标， 通过支导线方法测量至少两个未知大 地坐标目标点的大地坐标。 0038 具体的， 通过所述主控全站仪分别搜索所述至少两个未知大地坐标的目标点标识 并识别点号； 通过所述主控全站仪分别测量所述至少两个未知大地坐标目标点相对于后视 说明书 7/10 页 10 CN 111927557 A 10 第一控制点或第二控制点的水平角和所述主控。

42、全站仪分别到所述至少两个目标点的倾角 斜距； 根据所述水平角以及所述主控全站仪分别到所述至少两个未知大地坐标目标点的倾 角斜距， 通过支导线方法分别计算所述点号的大地坐标， 并存储在数据文件或数据库中。 0039 在实际应用中， 控制系统通过工控机向主控全站仪下发搜索目标点指令。 其中搜 索目标点指令携带的搜索参数包括： 搜索的方位角、 水平角范围、 垂直角范围。 0040 主控全站仪接收上述搜索目标点指令携带的搜索参数， 并根据该搜索参数搜索目 标点标识。 若搜索到一个目标点标识， 则通过测量机器人拍照图像识别或者其他方式识别 出目标点标识上的点号。 主控全站仪测量出主控全站仪到上述目标点上。

43、对应目标点标识的 倾角和斜距。 主控全站仪根据该倾角和斜距以及主控全站仪的大地坐标通过支导线方法计 算出该目标点的大地坐标。 主控全站仪将该目标点的对应点号和大地坐标发送至工控机 中， 工控机将该点号和大地坐标对应存储在数据文件或数据库中。 在本发明实施例中， 工控 机可以针对主控全站仪覆盖范围内的每一个目标点对应设置并存储一套搜索参数， 以使主 控全站仪通过一套搜索参数对应搜索一个目标点标识， 增加了搜索的成功率。 0041 同时， 可以在控制系统中设置间隔时间， 以使控制系统根据间隔时间通过工控机 向主控全站仪发送用于搜索不同目标点标识的搜索目标点指令。 或控制系统在接收到主控 全站仪发送。

44、点号和目标点的大地坐标后发送下一个目标点对应的搜索目标点指令。 本发明 实施例不限制控制系统发送搜索目标点指令的方式。 0042 控制系统通过工控机向主控全站仪下发搜索目标点指令， 该指令携带了搜索下一 目标点的搜索参数包括： 搜索的方位角、 水平角范围、 垂直角范围。 主控全站仪根据上述搜 索参数， 以及上述相同的方法计算出下一目标点的大地坐标。 主控全站仪将该目标点的点 号和大地坐标发送至工控机中， 以使工控机将该点号和大地坐标对应存储在数据文件或数 据库中。 重复上述获取目标点大地坐标的步骤， 直到工控机中主控全站仪覆盖范围内对应 固定目标点和移动目标点的搜索参数全部下发给主控全站仪完毕。

45、。 0043 步骤205， 所述主控全站仪之外的其他全站仪以工作面内两个已知大地坐标的目 标点作为控制点， 重复上述步骤202-204， 计算所述其他全站仪的大地坐标， 以及通过所述 全站仪群测控网络测量所有固定目标点和移动目标点的大地坐标。 0044 在本发明实施例中， 所有确定大地坐标的固定目标点都被看成了新控制点， 在全 站仪群测控网络中任意搜索到两个新控制点对应标识的全站仪， 都可以通过上述步骤202- 204的方法， 先计算出自身的大地坐标， 再测量出其覆盖范围内目标点的大地坐标， 以这种 坐标传递的方式直到获取完所有全站仪的大地坐标， 以及通过全站仪群测控网络测量完固 定目标点和移。

46、动目标点的大地坐标。 0045 本发明实施例的有益效果： （1） 通过设置预设阈值检测主控全站仪和各全站仪的测量值是否有误， 增加了主控全 站仪和各全站仪大地坐标的精准度， 避免了因主控全站仪和/或各全站仪大地坐标错误引 起所有目标点的大地坐标错误， 进而保证了目标点大地坐标的准确度。 0046 （2） 实现了高效性的综采工作面无人化的目标点大地坐标自动测测量。 0047 （3） 当综采工作面推进以后， 快速构建工作面空间关系， 满足了智能化综采工作面 的实时定位需求。 0048 （4） 本发明设计合理， 充分考虑了矿井综采工作面生产的现状及实施的可行性， 具 说明书 8/10 页 11 CN。

47、 111927557 A 11 有良好的推广价值。 0049 （5） 本发明全站仪群测控网络由多个全站仪构成， 而全站仪中没有陀螺寻北仪， 这使得本网络完全脱离了陀螺寻北仪， 整个网络系统具有更高的稳定性、 经济性、 适应性和 实用性。 0050 参见图4， 出示了本发明实施例提供的一种矿井综采工作面测量机器人自动测量 网络系统的结构图。 所述系统包括： 工控机、 主控全站仪、 至少一个全站仪、 控制点标识、 固 定目标点标识和移动目标点标识， 所述至少一个全站仪和所述主控全站仪分别与所述工控 机通过通讯系统建立通信连接， 所述工控机中部署了控制系统， 所述全站仪为测量机器人， 其中： 所述主。

48、控全站仪， 用于搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 以及测量所述主控全 站仪分别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 并将所述第一控制点标识的点号、 所述第二控制点标识的点号、 所述主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距和所述主控全 站仪到所述第二控制点的倾角斜距发送至所述工控机中； 所述工控机， 用于通过所述控制系统分别获取所述第一控制点和第二控制点的大地坐 标； 以及， 依据所述第一控制点和第二控制点的大地坐标以及所述主控全站仪分别到所述 第一控制点和第二控制点的倾角斜距， 通过距离交会算法， 获取计算所述主控全站仪的大 地坐标； 所述主控全站仪分别搜索至少两个未知大地坐标的目标点标识。

49、， 并依据所述主控 全站仪的大地坐标， 通过支导线方法测量其大地坐标； 所述主控全站仪之外的其他全站仪以工作面内两个已知大地坐标的目标点作为控制 点， 用所述其他全站仪重复上述所述主控全站仪的执行步骤， 和重复所述工控机的执行步 骤， 获取所述其他全站仪的大地坐标， 以及工作面内所有固定目标点和移动目标点的大地 坐标。 0051 所述工控机， 还用于通过所述控制系统根据所述第一控制点的大地坐标、 所述主 控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距， 通过所述距离交会算法， 获取所述主控全站仪的 第一组大地坐标， 以及根据所述第二控制点的大地坐标、 所述主控全站仪到所述第二控制 点的倾角斜距， 通过所述。

50、距离交会算法， 获取所述主控全站仪的第二组大地坐标， 并根据所 述第一组大地坐标和第二组大地坐标， 计算所述第一组大地坐标和第二组大地坐标的点位 误差； 其中， 若所述点位误差大于预设阈值， 则所述第一组大地坐标、 第二组大地坐标、 所述 主控全站仪到所述第一控制点的倾角斜距以及所述主控全站仪到所述第二控制点的倾角 斜距无效， 以使所述主控全站仪重新搜索第一控制点标识和第二控制点标识， 测量所述主 控全站仪分别到所述第一控制点和第二控制点的倾角斜距； 若所述点位误差小于等于所述预设阈值， 则所述工控机获取所述第一组大地坐标和第 二组大地坐标的平均值坐标， 并以所述平均值坐标作为所述主控全站仪的。