CN114485616B - 基于全站仪的矿井下自动定位方法及*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于全站仪的矿井下自动定位方法及***，该方法包括：通过超宽带UWB定位确定全站仪的初步位置，并确定距离全站仪的初步位置最近的两个已知控制点；获取两个已知控制点的位置信息，控制全站仪进行后方交会，并根据全站仪进行后方交会获取的测量数据，解算出全站仪的基准位置信息，以实现全站仪的自动设站；控制全站仪搜索待定位目标，并控制全站仪实时追踪待定位目标，测量待定位目标的定位信息；通过预设的第一通信方式将定位信息传输至所述待定位目标。该方法通过全站仪进行自动设站、自动测量和自动输出测量信息，实现了矿井的自动化定位，提高了输出的定位信息的准确性。

Description

基于全站仪的矿井下自动定位方法及***

技术领域

本申请涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种基于全站仪的矿井下自动定位方法及***。

背景技术

随着人们对矿井进行智能化建设需求的提高，在煤矿井下实现人员及设备的精准定位是当前煤矿运行模式的基础，比如，实现采掘装备自动化截割、掘锚机及运锚机等设备自动锚护工作、梭车等运输车辆自动化路径规划、无轨胶轮车辆的无人驾驶以及人员作业过程中的实时定位等功能，前提条件是建设精准的矿井定位***。

相关技术中，通常是采用UWB无线感应***实现井下定位功能时，即，在特定空间内采用分布式方法布置多个感应基站，在人员及车辆上配置相应的感应模块(标签模式)，从而判断车辆及人员行驶位置点。在该方法中，如果基站排布较为密集，能够实现信号的不间断感应，可以实时输出连续性定位信息

然而，在实际应用中，上述定位方式的测量误差较大，虽然UWB的无线感应***的理论误差可以控制到30cm左右，但由于受外界环境干扰、车辆运行速度变化以及障碍物遮挡等因素的影响，导致测量误差扩大，最大误差为米级。因此，相关技术中的定位测量方法无法满足矿井智能化发展的应用需求。

发明内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种基于全站仪的矿井下自动定位方法。该方法通过全站仪进行自动设站、自动测量和自动输出测量信息，完成了全站仪的智能化及自动化控制，实现了矿井的自动化定位，提高了输出的定位信息的准确性。

本申请的第二个目的在于提出一种基于全站仪的矿井下自动定位***。

本申请的第三个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种基于全站仪的矿井下自动定位方法，该方法包括：

通过超宽带UWB定位确定全站仪的初步位置信息，并确定距离所述全站仪的初步位置最近的两个已知控制点；

获取所述两个已知控制点的位置信息，基于所述两个已知控制点的位置信息控制所述全站仪进行后方交会，并根据所述全站仪进行所述后方交会获取的测量数据，解算出所述全站仪的基准位置信息，以实现所述全站仪的自动设站；

控制所述全站仪搜索待定位目标，并控制所述全站仪实时追踪所述待定位目标，测量所述待定位目标的定位信息；

通过预设的第一通信方式将所述定位信息传输至所述待定位目标。

另外，本申请实施例的基于全站仪的矿井下自动定位方法还具有如下附加的技术特征：

可选地，在一些实施例中，已知控制点包括设置于旋转基座上的棱镜，所述基于所述两个已知控制点的位置信息控制所述全站仪进行后方交会，包括：通过计算机视觉确定所述全站仪的目标测量基点，并调整所述全站仪的位置至所述目标测量基点；控制所述全站仪的安平基座，调整所述全站仪处于水平调平状态；通过计算机视觉判断所述已知控制点所处的方向，并确定待测方向，控制所述全站仪的激光发射端指向所述待测方向；通过预设的第二通信方式向每个所述已知控制点发送调整指令，根据所述调整指令控制对应的所述旋转基座旋转，以调整每个所述已知控制点的方位角；控制所述全站仪启动自动目标识别ATR模式或超级搜索模式测量所述两个已知控制点。

可选地，在一些实施例中，每个所述已知控制点包括蓝牙通信模块，所述通过预设的第二通信方式向每个所述已知控制点发送调整指令，包括：控制每个所述已知控制点的蓝牙通信模式处于被动搜索状态；搜索待匹配的蓝牙通信模块，并建立与每个所述已知控制点的通信通道，通过所述通信通道向对应的所述已知控制点发送调整指令；所述通过预设的第一通信方式将所述定位信息传输至所述待定位目标，包括：通过电台将所述定位信息无线传输至所述待定位目标。

可选地，在一些实施例中，该方法还包括：通过外部电源向所述已知控制点的旋转基座供电；通过电池或外部电源向所述待定位目标的数据传输模块供电；根据所述全站仪的移动频率确定向所述全站仪和所述安平基座进行供电的方式。

可选地，在一些实施例中，根据所述全站仪的移动频率确定向所述全站仪和所述安平基座进行供电的方式，包括：判断所述全站仪的移动频率是否大于预设的频率阈值；在所述移动频率小于等于所述频率阈值的情况下，通过外部电源对所述全站仪和所述安平基座供电；在所述移动频率大于所述频率阈值的情况下，通过外置电池对所述全站仪和所述安平基座供电。

可选地，在一些实施例中，定位信息包括：所述待定位目标相对于所述全站仪的平距、斜距和方位角，以及所述待定位目标在大地坐标系下的东向坐标、北向坐标和天向坐标。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于全站仪的矿井下自动定位***，包括：

确定模块，用于通过超宽带UWB定位确定全站仪的初步位置信息，并确定距离所述全站仪的初步位置最近的两个已知控制点；

第一测量模块，用于获取所述两个已知控制点的位置信息，基于所述两个已知控制点的位置信息控制所述全站仪进行后方交会，并根据所述全站仪进行所述后方交会获取的测量数据，解算出所述全站仪的基准位置信息，以实现所述全站仪的自动设站；

第二测量模块，用于控制所述全站仪搜索待定位目标，并控制所述全站仪实时追踪所述待定位目标，测量所述待定位目标的定位信息；

传输模块，用于通过预设的第一通信方式将所述定位信息传输至所述待定位目标。

可选地，在一些实施例中，第一测量模块，具体用于：通过计算机视觉确定所述全站仪的目标测量基点，并调整所述全站仪的位置至所述目标测量基点；控制所述全站仪的安平基座，调整所述全站仪处于水平调平状态；通过计算机视觉判断所述已知控制点所处的方向，并确定待测方向，控制所述全站仪的激光发射端指向所述待测方向；通过预设的第二通信方式向每个所述已知控制点发送调整指令，根据所述调整指令控制对应的所述旋转基座旋转，以调整每个所述已知控制点的方位角；控制所述全站仪启动自动目标识别ATR模式或超级搜索模式测量所述两个已知控制点。

可选地，在一些实施例中，第一测量模块，还用于：控制每个所述已知控制点的蓝牙通信模式处于被动搜索状态；搜索待匹配的蓝牙通信模块，并建立与每个所述已知控制点的通信通道，通过所述通信通道向对应的所述已知控制点发送调整指令；所述传输模块，具体用于：通过电台将所述定位信息无线传输至所述待定位目标。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本申请通过全站仪进行自动设站、自动测量和自动输出测量信息，完成了全站仪的智能化及自动化控制，使全站仪可以实时输出精准的定位信息，实现了矿井的自动化定位，提高了输出的定位信息的准确性。并且，由于矿井下精确、智能的定位技术是实现智能化及无人化矿井建设的依据，通过本申请的基于全站仪的自动定位方法确定的准确的地理位置信息，便于进行煤矿井下开采及设计规划，有效提高煤矿的开采率，有利于提高矿井的自动化布局水平，不仅可以实现矿井缩减人工成本，而且能够提高工作效率，规避诸多危险工种的事故发生，保障了人员的安全。

本申请第三方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行本申请实施例公开的基于全站仪的矿井下自动定位方法。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提出的一种基于全站仪的矿井下自动定位方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提出的一种具体的全站仪的自动设站的方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提出的一种具体的基于全站仪的矿井下数据传输方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提出的另一种具体的基于全站仪的矿井下数据传输方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提出的一种基于全站仪的矿井下自动定位***的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要说明的是，全站仪，即全站型电子测距仪(Electronic Total Station)，是可以测量各种角度、距离和高差等信息的测绘设备，包括陀螺型和非陀螺型，全站仪作为煤矿长期应用的测量装置，是实现井下无GPS模式下的有效测量途径。然而，目前全站仪主要是人工手动操作，输出测量信息均需通过手动或半自动模式完成，自动化及智能化程度较低，无法实时输出精准定位信息。

为此，本申请提出了种基于全站仪的矿井下自动定位方法及***，本申请实现了全站仪自动设站、自动测量及自动输出测量信息，基于此，实现了矿井下精确的自动定位，便于进行煤矿井下开采及设计规划，有效提高煤矿的开采率。

下面参考附图描述本申请实施例的基于全站仪的矿井下自动定位方法和***。

图1为本申请实施例提出的一种基于全站仪的矿井下自动定位方法的流程示意图，如图1所示，该***包括以下步骤：

步骤S101，通过超宽带UWB定位确定全站仪的初步位置信息，并确定距离全站仪的初步位置最近的两个已知控制点。

其中，超宽带(Ultra Wide Band，简称UWB)是一种无线载波通信技术，通过UWB测距可以进行定位，全站仪的初步位置信息是通过UWB定位技术对全站仪进行初步定位时获取的全站仪的位置信息。

需要说明的是，本申请的基于全站仪的井下定位功能，需要先通过已知控制点获取全站仪自身精确的坐标位置信息，再根据全站仪自身的坐标位置信息，结合对待定位目标进行测量时获取的数据，对待定位目标进行定位。其中，已知控制点是预先设置的确定其准确的坐标位置信息的参考点，根据已知控制点的位置信息作为参考，再通过测量可以解算出全站仪精确的坐标位置信息，举例而言，已知控制点可以是已知坐标信息的基准棱镜。

还需说明的是，在本申请一个实施例中，获取全站仪坐标位置信息可以通过以下三种范式完成。作为第一种示例，已知两个以上控制点的信息，全站仪分别通过后视棱镜方式测量已知控制点信息从而解算出全站仪位置信息。作为第一种示例，获取两个已知控制点信息，将全站仪固定于其中一个控制点，通过后视棱镜方式获取全站仪的地理位置信息。作为第三种示例，已知一个控制点的信息，以及全站仪与该控制点的夹角信息，从而解算全站仪的位置信息。然而，由于实际运行中实现全站仪全自动设站时，全站仪的位置可能处于不定时移动状态，所以无法保证全站仪固定于其中已知控制点处，因此，通过上述第一种示例的方式，实现全站仪自动设站。

具体实施时，在通过UWB定位方式初步确定全站仪的位置信息后，可以通过不同的方式确定距离初步确定全站仪的位置最近的两个已知控制点，其中，最近的两个已知控制点，是对所有的已知控制点与全站仪之间的距离按从小到大的顺序进行排序后，位于第一位和第二位的两个已知控制点，即距离全站仪最近和其次的两个已知控制点。

作为一种可能的实现方式，可以读取数据库中预存的所有已知控制点的位置信息，并结合全站仪的初步位置信息，粗检索出距离全站仪最近的两个已知控制点信息。作为另一种可能的实现方式，由于控制点信息与UWB基站一一对应，可以通过UWB定位方式确定距离全站仪的初步位置信息最近的基站点，从而判断距离最近的控制点信息。

由此，通过粗检索方式确定了最近的已知控制点，便于后续进行后方交会时进行参考。

步骤S102，获取两个已知控制点的位置信息，基于两个已知控制点的位置信息控制全站仪进行后方交会，并根据全站仪进行后方交会获取的测量数据，解算出全站仪的基准位置信息，以实现全站仪的自动设站。

其中，后方交会是指仅在待定点上设站，向两个已知控制点观测一个水平夹角，从而根据水平夹角和两个已知控制点的坐标信息计算待定点的坐标。进行后方交会获取的测量数据，包括全站仪与已知控制点之间的距离，以及全站仪与已知控制点之间的角度信息等可以对测量机构进行定位的信息。

其中，全站仪的基准位置信息即全站仪当前准确的位置信息，包括全站仪在大地坐标系下的东向坐标、北向坐标和天向坐标。东向坐标E相当于三维直角坐标中的y轴坐标，北向坐标相当于三维直角坐标中的x轴坐标，天向坐标即天顶方向坐标，即全站仪的高程数据。该信息属于相对于大地坐标系的绝对位置信息。

具体实施时，先获取确定的两个已知控制点的位置信息，作为一种可能的实现方式，预先将井下整条巷道的所有待测控制点的信息存储在数据库中，当需要调用相应控制点信息时，可通过两个已知控制点对应的标识在数据库中检索出该两个已知控制点的相关信息，并调用其中的位置信息。

进一步的，根据两个已知控制点的坐标等位置信息进行后方交会。为了更加清楚的说明本申请进行后方交会，并解算出全站仪的基准位置信息，实现全站仪的自动设站的具体实现过程，下面以本申请提出的一个具体的全站仪的自动设站的方法的实施例进行详细说明。

图2为本申请实施例提出的一种具体的全站仪的自动设站的方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤

步骤S201，通过计算机视觉确定全站仪的目标测量基点，并调整全站仪的位置至目标测量基点。

具体的，在本实施例中，可以通过预设的摄像头采集全站仪和已知控制点的视频信息或图像信息，根据采集的信息通过计算机视觉对已知控制点进行识别和计算，确定出最佳的测量基点，即目标测量基点，该测量基点可以是测量范围更广和测量距离更近等更便于进行测量的基点。然后移动全站仪的位置至目标测量基点，便于全站仪更加准确的完成后方交会。

步骤S202，控制全站仪的安平基座，调整全站仪处于水平调平状态。

具体的，在全站仪进行后方交会过程中，为了保证测量数据的精度，全站仪应当处于水平调平状态。在本步骤中，通过控制安平基座的升降可调节全站仪的水平状态，实现自动化无人干预情况下全站仪的水平状态位的调整。

作为一种实现方式，自动安平基座用于实时调平全站仪的水平气泡，可以控制全站仪自动安平基座，调整全站仪的水平气泡处于补偿器开启的范围之内。

步骤S203，通过计算机视觉判断已知控制点所处的方向，并确定待测方向，控制全站仪的激光发射端指向待测方向。

具体的，根据摄像头采集的已知控制点的信息，通过计算机视觉判断已知控制点所处的方向，再结合全站仪所处的方向，计算已知控制点相对于全站仪的方向，以该相对方向作为待测方向。然后，通过控制全站仪转动相应的角度，将全站仪的激光发射端指向待测方向。

步骤S204，通过预设的第二通信方式向每个已知控制点发送调整指令，根据调整指令控制对应的旋转基座旋转，以调整每个已知控制点的方位角。

在本实施例中，已知控制点可以是设置于旋转基座上的棱镜，通过棱镜可反射全站仪发出的激光以便进行测量，旋转基座可用于调整棱镜面向的角度，即为每个已知控制点都配置了一个转位机构，且转位机构的角度可旋转。第二通信方式可以是蓝牙通信，预先在已知控制点上设置蓝牙通信模块，通过蓝牙通讯方式完成与已知控制点的数据交互。

具体实施时，作为一种可能的实现方式，可以控制每个已知控制点的蓝牙通信模式处于被动搜索状态，然后搜索待匹配的蓝牙通信模块，并建立与每个已知控制点的通信通道，通过通信通道向对应的已知控制点发送调整指令。其中，调整指令即控制旋转基座旋转相应角度的指令，在本示例中，根据两个已知控制点所处的角度，向每个已知控制点发送对应的指令，然后，已知控制点根据接收到的相应的PWM脉冲信号改变转位机构的旋转角度，通过依次调整旋转基座的位置状态，改变每个已知控制点的方位角，即已知控制点相对于全站仪的角度。

步骤S205，控制全站仪启动自动目标识别ATR模式或超级搜索模式测量两个已知控制点。

其中，自动目标识别(Automatic Target Recognition，简称ATR)模式是规划路径下的自动搜索模式，或通过程序提前设点的水平及垂直角度进行特定路径检索的模式。

在本步骤，控制全站仪在ATR模式或超级搜索模式搜索并测量两个已知控制点，进行后方交会，通过上述步骤中进行的调整全站仪的测量位置、调平状态和激光口指向方向，以及对棱镜角度的调整，可以提高后方交会的准确性和成功率。

步骤S206，通过预设算法解算出全站仪的当前基准位置信息。

具体的，根据全站仪反馈的进行后方交会获取的测量数据，通过相应的算法进行解算分析，从而计算出全站仪当前的位置基准。

其中，基准位置信息即上述全站仪相对大地坐标系的绝对位置信息，包括在大地坐标系下的东向坐标、北向坐标和天向坐标。

由此，本申请根据两个已知控制点的位置信息控制全站仪进行后方交会，通过对全站仪和基准棱镜进行的调整操作，获取了更加准确的测量数据，进而解算出全站仪的基准位置信息，根据位置基准实现全站仪的自动设站，便于后续对目标对象进行定位。

步骤S103，控制全站仪搜索待定位目标，并控制全站仪实时追踪待定位目标，测量待定位目标的定位信息。

其中，待定位目标可以是棱镜、采掘设备等井下的工作设备，也可以是工作人员等各种需要进行定位的目标对象，此处不做限制。

具体的，在根据实际定位需求确定待定位目标后，控制全站仪搜索该待定位目标，搜索成功后进行目标锁定及跟踪，并开启数据测量模式，通过激光测量方式测量待定位目标的相关信息，即测量待定位目标相当于与全站仪之间的位置信息，进而结合相对位置信息和全站仪的基准位置信息进行计算，或者直接获取测量结果等方式确定待定位目标的定位信息。

在本申请一个实施例中，待定位目标的定位信息包括：待定位目标相对于全站仪的平距、斜距和方位角，以及待定位目标在大地坐标系下的东向坐标、北向坐标和天向坐标等信息。举例而言，可以直接测量出待定位目标相对于全站仪的平距和斜距等信息，也可以结合测量结果和全站仪的基准位置信息计算出待定位目标在大地坐标系下的坐标信息等。

需要说明的是，在一些实施例中，为了保证测量定位信息的准确性，还可以通过视觉查找待定位目标，并调整全站仪的方位角，该方位角即全站仪相对于待定位目标的角度，具体实现方式可以参照上述实施例中进行自动设站时的调整方法，实现原理类似，此处不再赘述。

步骤S104，通过预设的第一通信方式将定位信息传输至待定位目标。

其中，第一通信方式可以是各种传输速度快、传输距离远的无线通信方式，比如，低功耗广域网络LPWAN中的远距离无线电(Long Range Radio，简称lora)通信方式，又比如，通过电台进行无线通信的方式。

在本申请实施例中，可以通过电台将步骤S103中获取的定位信息无线传输至待定位目标。具体的，与待定位目标之间的数据传输可以通过电台方式完成，通过电台将定位信息传输至待定位目标上的数据传输模块，以使待定位目标可以实时获知自身的位置信息。通过该传输方式可以提高数据传输的响应速度，有利于扩大传输距离，且具有更强的抗干扰能力，在实际运用中可以减少障碍物等因素的影响，提高数据传输效率。

可以理解的是，在实际应用，通过各个测量设备实现矿井下自动定位时，需要为各个测量设备进行供电，以实现上述功能。在本申请一个实施例中，可以针对整个测量***中的每个设备的具体情况，通过不同的供电方式为各个设备进行供电。

作为一种可能的实现方式，可以通过外部电源向已知控制点的旋转基座供电，再通过电池或外部电源向待定位目标的数据传输模块供电。还可以根据全站仪的移动频率确定向全站仪和安平基座进行供电的方式，具体实施时，可以判断全站仪的移动频率是否大于预设的频率阈值，在移动频率小于等于频率阈值的情况下，通过外部电源对全站仪和安平基座供电，在移动频率大于频率阈值的情况下，通过外置电池对全站仪和安平基座供电。

具体而言，已知控制点的驱动模块采用外置电源完成供电，待定位目标的数据传输模块的供电通过电池或外部电源完成供电，而定位***的测量装置，可以包括上述的全站仪、安平装置和摄像头等设备，可以通过电池或外部电源完成，当基于全站仪的井下定位***中核心模块移动频率不高时，采用外部电源供电，以降低定位成本，而当基于全站仪的井下定位***中核心模块进行频繁移动，并要求***实时输出定位信息，则需要配置外置电池完成工作，并且在特定区域配置无线充电装置，实现定位***的长航时运行。

由此，根据该方法可以指导构建精确度的矿井定位***，为实现智能化及无人化矿井建设提供可靠依据，满足当前矿井下的的普通应用需求。

综上所述，本申请实施例的基于全站仪的矿井下自动定位方法，控制全站仪进行自动设站、自动测量和自动输出测量信息，完成了全站仪的智能化及自动化控制，使全站仪可以实时输出精准的定位信息，实现了矿井的自动化定位，提高了输出的定位信息的准确性。并且，由于矿井下精确、智能的定位技术是实现智能化及无人化矿井建设的依据，通过本申请的基于全站仪的自动定位方法确定的准确的地理位置信息，便于进行煤矿井下开采及设计规划，有效提高煤矿的开采率，有利于提高矿井的自动化布局水平，不仅可以实现矿井缩减人工成本，而且能够提高工作效率，规避诸多危险工种的事故发生，保障了人员的安全。

为了更加清楚的描述本申请的基于全站仪的矿井下自动定位方法的具体实现过程，下面以一个具体的实施例进行详细描述。

在本实施例中，预先设置了矿井定位***中的各个设备，包括全站仪、棱镜、摄像头、自动安平基座、控制器、旋转基座、无线通讯模块、轨道和外置电池。

其中，全站仪用于测量数据并输出实时定位信息。

棱镜用于全站仪设站的控制基准及定位信息输出的被测目标。

摄像头用于采集目标基准点的状态信息。

自动安平基座用于实时调平全站仪的水平气泡。

控制器用于实时解算及分析数据，并向各设备传输控制指令。在本实施例中，可以将控制器设置于全站仪上。

旋转基座用于控制基准棱镜的角度。

无线通讯模块用于数据的实时传输。

轨道用于全站仪的运行轨迹路线。

外置电池用于增加全站仪的工作时效。

具体运行时，先完成全站仪的自动设站。首先判断全站仪当前位置状态，并检索数据库中全站仪附近最近的已知控制点信息，包括已知控制点的编号和对应的位置信息。再通过主控制器控制检索到的已知控制点的旋转基座，通过发送指令方式依次调整旋转基座的位置状态。再通过主控制器控制全站仪自动安平基座，调整全站仪的水平气泡处于补偿器开启的范畴。再通过主控制器控制全站仪启动ATR模式或超级搜索模式。再通过主控器记录全站仪所测量已知控制点信息所获取的数据，包括基于大地坐标系下的东、北、天信息。再通过主控制器解算全站仪测量结果数据并输出全站仪相对大地坐标系的绝对位置信息。再通过主控器控制全站仪搜索被测目标，搜索成功后进行目标锁定及跟踪，并开启数据测量模式，将所测量数据信息及时反馈到被测目标。测量数据信息包括：直距、斜距、角度及坐标信息等。

在本实施例中，基于全站仪的井下定位***的通信方式可包括有线及无线多种模式，即可以通过蓝牙、串口、光纤、电台及WLAN等实现数据传输，具体可根据实际应用需求进行配置。

作为第一种示例，可以按照如图3所示的方法，实现主控制器通过蓝牙通讯方式完成与已知控制点的数据交互。本方法包括以下步骤：

步骤S301，主控制器检索已知控制点信息。

在本步骤中，由上述控制器在数据库中检索当前的已知控制点的信息，包括已知控制点的蓝牙模块的标识等信息。

步骤S302，绑定第一已知控制点的蓝牙模块的地址并发起第一连接请求，以及，绑定第二已知控制点的蓝牙模块的地址并发起第二连接请求。

在本步骤中，通过蓝牙连接程序分别绑定上述实施例中确定的最近的两个已知控制点的蓝牙模块，并向相应的蓝牙模块发送连接请求，以建立连接。具体而言，绑定第一已知控制点的蓝牙模块N-A，并向N-A发送建立连接的起第一连接请求，以及绑定第二已知控制点的蓝牙模块N-B，并向N-B发送建立连接的起第二连接请求。

需要说明的是，绑定两个已知控制点的蓝牙模块的地址并发起连接请求的顺序可以同时进行。

步骤S303，下发控制指令到对应的转位机构。

在本步骤中，主控器根据两个已知控制点当前所处的角度，确定两个已知控制点的角度调整范围，进而生成对应的调整指令，再通过建立的蓝牙连接向每个已知控制点发送对应的指令。两个已知控制点的转位机构根据接收到的相应的控制指令进行相应角度的旋转，以改变转位机构的旋转角度，便于后续进行数据采集。

作为第二种示例，可以按照如图4所示的方法，实现主控制器通过电台通讯方式完成与待定位目标的数据交互。本方法包括以下步骤：

步骤S401，监测待定位目标的信息。

步骤S402，与待定位目标进行标识交互，并锁定待定位目标。

步骤S403，采集待定位目标的信息并回传至后方主控制器。

步骤S404，通过电台将定位信息传输至待定位目标。

在本示例中，可以由定位***中配置的各种类型的无线单元通过传输信息监测当前被测对象的信息，由控制器完成标识交互并进行锁定后，通过上述实施例中的方式进行测量和定位，控制器将生成的定位信息通过电台传输至当前被测对象。对各设备进行供电的实现方式可以参照上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。

由此，在本实施例中，可以通过上述两种示例实现了矿井定位***中的数据无线传输。

为了实现上述实施例，本申请还提出了一种基于全站仪的矿井下自动定位***。图5为本申请实施例提出的一种基于全站仪的矿井下自动定位***的结构示意图。如图5所示，该***包括：确定模块100、第一测量模块200、第二测量模块300和传输模块400。

其中，确定模块100，用于通过超宽带UWB定位确定全站仪的初步位置信息，并确定距离全站仪的初步位置最近的两个已知控制点。

第一测量模块200，用于获取两个已知控制点的位置信息，基于两个已知控制点的位置信息控制全站仪进行后方交会，并根据全站仪进行后方交会获取的测量数据，解算出全站仪的基准位置信息，以实现全站仪的自动设站。

第二测量模块300，用于控制全站仪搜索待定位目标，并控制全站仪实时追踪待定位目标，测量待定位目标的定位信息。

传输模块400，用于通过预设的第一通信方式将定位信息传输至待定位目标。

可选地，一些实施例中，第一测量模块200具体用于：通过计算机视觉确定全站仪的目标测量基点，并调整全站仪的位置至所述目标测量基点；控制全站仪的安平基座，调整全站仪处于水平调平状态；通过计算机视觉判断已知控制点所处的方向，并确定待测方向，控制全站仪的激光发射端指向待测方向；通过预设的第二通信方式向每个已知控制点发送调整指令，根据调整指令控制对应的旋转基座旋转，以调整每个已知控制点的方位角；控制全站仪启动自动目标识别ATR模式或超级搜索模式测量两个已知控制点。

可选地，一些实施例中，第一测量模块200，还用于：控制每个已知控制点的蓝牙通信模式处于被动搜索状态；搜索待匹配的蓝牙通信模块，并建立与每个已知控制点的通信通道，通过通信通道向对应的已知控制点发送调整指令；传输模块400，具体用于通过电台将定位信息无线传输至待定位目标。

可选地，一些实施例中，该***还包括供电模块500，用于通过外部电源向已知控制点的旋转基座供电；通过电池或外部电源向待定位目标的数据传输模块供电；根据全站仪的移动频率确定向全站仪和安平基座进行供电的方式。

可选地，一些实施例中，供电模块500具体用于判断全站仪的移动频率是否大于预设的频率阈值；在移动频率小于等于频率阈值的情况下，通过外部电源对全站仪和安平基座供电；在移动频率大于频率阈值的情况下，通过外置电池对全站仪和安平基座供电。

可选地，一些实施例中，定位信息包括：待定位目标相对于全站仪的平距、斜距和方位角，以及待定位目标在大地坐标系下的东向坐标、北向坐标和天向坐标。

综上所述，本申请实施例的基于全站仪的矿井下自动定位***，控制全站仪进行自动设站、自动测量和自动输出测量信息，完成了全站仪的智能化及自动化控制，使全站仪可以实时输出精准的定位信息，实现了矿井的自动化定位，提高了输出的定位信息的准确性。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述实施例中任一项所述的基于全站仪的矿井下自动定位方法。

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申请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。在本申请的描述中，“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，并且本申请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，这应被本申请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***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、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***、装置或设备或结合这些指令执行***、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，本申请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***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，在本申请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申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种基于全站仪的矿井下自动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过超宽带UWB定位确定全站仪的初步位置信息，并确定距离所述全站仪的初步位置最近的两个已知控制点，所述已知控制点是设置于旋转基座上的棱镜；

获取所述两个已知控制点的位置信息，基于所述两个已知控制点的位置信息控制所述全站仪进行后方交会，并根据所述全站仪进行所述后方交会获取的测量数据，解算出所述全站仪的基准位置信息，以实现所述全站仪的自动设站，其中，所述基于所述两个已知控制点的位置信息控制所述全站仪进行后方交会，包括：通过计算机视觉确定所述全站仪的目标测量基点，并调整所述全站仪的位置至所述目标测量基点；控制所述全站仪的安平基座，调整所述全站仪处于水平调平状态；通过计算机视觉判断所述已知控制点所处的方向，并确定待测方向，控制所述全站仪的激光发射端指向所述待测方向；通过预设的第二通信方式向每个所述已知控制点发送调整指令，根据所述调整指令控制对应的所述旋转基座旋转，以调整每个所述已知控制点的方位角；控制所述全站仪启动自动目标识别ATR模式或超级搜索模式测量所述两个已知控制点；

控制所述全站仪搜索待定位目标，并控制所述全站仪实时追踪所述待定位目标，测量所述待定位目标的定位信息；

通过预设的第一通信方式将所述定位信息传输至所述待定位目标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述已知控制点包括蓝牙通信模块，所述通过预设的第二通信方式向每个所述已知控制点发送调整指令，包括：

控制每个所述已知控制点的蓝牙通信模式处于被动搜索状态；

搜索待匹配的蓝牙通信模块，并建立与每个所述已知控制点的通信通道，通过所述通信通道向对应的所述已知控制点发送调整指令；

所述通过预设的第一通信方式将所述定位信息传输至所述待定位目标，包括：

通过电台将所述定位信息无线传输至所述待定位目标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

通过外部电源向所述已知控制点的旋转基座供电；

通过电池或外部电源向所述待定位目标的数据传输模块供电；

根据所述全站仪的移动频率确定向所述全站仪和所述安平基座进行供电的方式。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述全站仪的移动频率确定向所述全站仪和所述安平基座进行供电的方式，包括：

判断所述全站仪的移动频率是否大于预设的频率阈值；

在所述移动频率小于等于所述频率阈值的情况下，通过外部电源对所述全站仪和所述安平基座供电；

在所述移动频率大于所述频率阈值的情况下，通过外置电池对所述全站仪和所述安平基座供电。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位信息包括：所述待定位目标相对于所述全站仪的平距、斜距和方位角，以及所述待定位目标在大地坐标系下的东向坐标、北向坐标和天向坐标。

6.一种基于全站仪的矿井下自动定位***，其特征在于，包括：

确定模块，用于通过超宽带UWB定位确定全站仪的初步位置信息，并确定距离所述全站仪的初步位置最近的两个已知控制点，所述已知控制点是设置于旋转基座上的棱镜；

第一测量模块，用于获取所述两个已知控制点的位置信息，基于所述两个已知控制点的位置信息控制所述全站仪进行后方交会，并根据所述全站仪进行所述后方交会获取的测量数据，解算出所述全站仪的基准位置信息，以实现所述全站仪的自动设站，其中，所述基于所述两个已知控制点的位置信息控制所述全站仪进行后方交会，包括：通过计算机视觉确定所述全站仪的目标测量基点，并调整所述全站仪的位置至所述目标测量基点；控制所述全站仪的安平基座，调整所述全站仪处于水平调平状态；通过计算机视觉判断所述已知控制点所处的方向，并确定待测方向，控制所述全站仪的激光发射端指向所述待测方向；通过预设的第二通信方式向每个所述已知控制点发送调整指令，根据所述调整指令控制对应的所述旋转基座旋转，以调整每个所述已知控制点的方位角；控制所述全站仪启动自动目标识别ATR模式或超级搜索模式测量所述两个已知控制点；

第二测量模块，用于控制所述全站仪搜索待定位目标，并控制所述全站仪实时追踪所述待定位目标，测量所述待定位目标的定位信息；

传输模块，用于通过预设的第一通信方式将所述定位信息传输至所述待定位目标。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述第一测量模块，还用于：

控制每个所述已知控制点的蓝牙通信模式处于被动搜索状态；

搜索待匹配的蓝牙通信模块，并建立与每个所述已知控制点的通信通道，通过所述通信通道向对应的所述已知控制点发送调整指令；

所述传输模块，具体用于：

通过电台将所述定位信息无线传输至所述待定位目标。

8.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-5中任一项所述的基于全站仪的矿井下自动定位方法。