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龍圖騰網獲悉中國礦業大學申請的專利基于慣性測量技術的單軌吊軌道變形監測方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN120445151B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202510961993.7，技術領域涉及：G01B21/32；該發明授權基于慣性測量技術的單軌吊軌道變形監測方法是由江帆;倪云;朱真才;周公博;周坪;李悅;彭玉興;閆曉東;宋泓炎;湯帥;黃譚;孫豐中設計研發完成，并于2025-07-14向國家知識產權局提交的專利申請。

本基于慣性測量技術的單軌吊軌道變形監測方法在說明書摘要公布了：本發明提供了一種基于慣性測量技術的單軌吊軌道變形監測方法，屬于煤礦井下軌道監測技術領域。其技術方案包括如下步驟:S1，沿單軌吊軌道延伸方向等距部署多個IMU模塊；S2，采集各IMU模塊的初始IMU數據及單軌吊運行速度信號；S3，解算軌道初始空間位置數據，生成未變形的單軌吊軌道參考值；S4，在煤礦運輸過程中，定期實時采集各IMU模塊的當前IMU數據及里程計速度信號；S5，解算軌道當前空間位置數據；S6，計算各測點的位移差值及姿態角偏差；S7，判定該區域為單軌吊軌道變形點。有益效果為:通過高頻率數據采集與多傳感器融合，實現高分辨率實時監測，抗外界干擾能力強，無需中斷作業即可精準定位變形區域。

本發明授權基于慣性測量技術的單軌吊軌道變形監測方法在權利要求書中公布了：1.一種基于慣性測量技術的單軌吊軌道變形監測方法，其特征在于，包括如下步驟： S1：沿單軌吊軌道延伸方向以8～15米間距等距部署多個IMU模塊，各IMU模塊通過剛性卡扣固定于軌道表面，且各IMU模塊均包含三軸加速度計、陀螺儀和磁力計； S2：通過里程計獲取單軌吊運行速度信號，并同步采集各IMU模塊的初始IMU數據，初始IMU數據包括初始三軸加速度、初始角速度及初始磁場數據； S3：基于擴展卡爾曼濾波算法融合初始IMU數據與里程計速度信號，解算軌道初始空間位置數據，生成未變形的軌道參考值； S4：在運輸過程中定期采集各IMU模塊的當前IMU數據和里程計速度信號，當前IMU數據包括當前加速度、當前角速度、當前磁場數據； S5：基于擴展卡爾曼濾波算法，根據當前IMU數據及里程計速度信號，解算軌道當前空間位置數據； S6：將軌道當前空間位置數據與所述軌道參考值逐點對比，計算各測點的位移差值及姿態角偏差； S7：當位移差值超過設定閾值或連續3個測點姿態角偏差超過0.5°時，判定為軌道變形點； 所述步驟S2的具體方法為：在單軌吊軌道剛安裝好或剛維護好之后，此時軌道處于未變形狀態，通過里程計按照如下公式計算單軌吊運行速度： 其中，N為脈沖數，D為輪徑，T為采樣周期； 各IMU模塊基于同一時間基準t0以固定采樣頻率fs記錄初始三軸加速度ax、ay、az，初始角速度ωx、ωy、ωz及初始磁場強度Bx、By、Bz，并設置參考時間戳tk標記數據幀，tk＝t0+k·Δt，其中t0為起始時間，fs≥100Hz，k為測點編號； 在步驟S3中，根據初始IMU數據及里程計速度信號，解算軌道初始空間位置數據，具體方法如下： 定義狀態向量X＝[x，y，z，vx，vy，vz，θ，γ，ψ]T來描述單軌吊的運動狀態，其中x，y，z為三維坐標，vx，vy，vz為三個方向的速度，θ為俯仰角，γ為橫滾角，ψ為航向角； 利用IMU模塊得到的初始角速度ω和初始加速度a數據，建立擴展卡爾曼濾波狀態方程以作為預測模型，其方程為： 式中，Xk為狀態向量，fXk＝[f1Xkf2Xk...fnXk]T為非線性向量函數，Γk-1為系統噪聲分配矩陣，Wk-1為系統噪聲； 利用里程計速度v的觀測值構建觀測方程并計算卡爾曼增益和修正狀態估計，擴展卡爾曼濾波觀測方程為： 式中，Zk是系統量測向量，Hk為量測矩陣，Vk是量測噪聲； 卡爾曼增益公式為： 狀態更新公式為： 協方差更新公式為： 式中，為預測協方差矩陣，為量測矩陣Hk的轉置矩陣，Rk為量測噪聲協方差矩陣，為先驗狀態估計，為觀測方程的預測值，I為單位矩陣； 通過迭代擴展卡爾曼濾波算法，解算各測點的狀態向量Xk，輸出各測點的初始三維坐標x0，y0，z0及初始姿態角θ0，γ0，ψ0，其中θ0為初始俯仰角，γ0為初始橫滾角，ψ0為初始航向角； 在步驟S3中，生成未變形的單軌吊軌道參考值，具體方法如下： 對全軌道測點重復采集初始IMU數據3次，對每個測點k的多次測量結果進行加權平均，生成未變形的軌道參考值，軌道參考值包括三維坐標參考值和姿態角參考值生成規則如下： 設第k個測點第i次測量的三維坐標為標準差為σi，權重ωi反比于測量方差，即則加權平均坐標為： 其中，k為測點編號，即沿軌道等距部署的第k個IMU模塊對應測點，i＝1，2，3； 對每個坐標分量的三次測量值分別排序，然后取中位數作為最終三維坐標參考值，即： 設第k個測點第i次測量的姿態角為基于姿態旋轉矩陣元素Rij，其中i，j為坐標系軸向標識，對三次測量的姿態角分別排序后取中位數，得到最終姿態角參考值，即：

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人中國礦業大學，其通訊地址為：221116 江蘇省徐州市大學路1號中國礦業大學南湖校區；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。