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龙图腾网获悉太原理工大学申请的专利基于激光SLAM的工作面整体工作空间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：CN117291959B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05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：202311235235.4，技术领域涉及：G06T7/33；该发明授权基于激光SLAM的工作面整体工作空间虚拟重构方法是由谢嘉成;马凯;王学文;郝梓翔;李素华;刘堃;张杰;王怡荣;郑子盈;王孝亭设计研发完成，并于2023-09-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于激光SLAM的工作面整体工作空间虚拟重构方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于激光SLAM的工作面整体工作空间虚拟重构方法，包括建立物理点云空间、虚拟点云空间和虚实融合通道。物理点云空间通过安装在采煤机上的激光雷达进行物理点云数据，并解算出综采装备的位姿信息，以便于虚拟点云模块中综采装备的重构；虚拟点云空间建立综采装备以及激光雷达的数字孪生体，并获取液压支架的虚拟点云；虚实融合通道对支架物理点云与虚拟点云进行配准，并解算采煤机运行轨迹，将其构建为空间模型进行相似性分析完成对运行轨迹的规划，利用实时信息将其进行更新。

本发明授权基于激光SLAM的工作面整体工作空间虚拟重构方法在权利要求书中公布了：1.一种基于激光SLAM的工作面整体工作空间虚拟重构方法，其特征在于： 步骤一，建立物理点云空间，包括： ——物理点云数据的采集；选取液压支架特征部件，在采煤机沿刮板输送机移动的过程中，通过安装在采煤机上的激光雷达对液压支架群整体进行扫描获取液压支架群整体的点云，在获得液压支架群整体的点云后进行滤波以提取出单台液压支架的局部特征点云，完成物理点云数据的采集与处理工作； ——解算采煤机位姿；对激光雷达扫描到的液压支架群点云进行配准，利用配准得到的四元数及位移向量解析激光雷达运动时的姿态角并拟合出激光雷达的运动轨迹，由于激光雷达与采煤机刚性连接，激光雷达的姿态与位置信息视作采煤机的姿态与位置信息； 步骤二，建立虚拟点云空间，包括： ——建立数字孪生体；选取Unity3d作为虚拟现实环境平台，依据工作面三机装配图和传感器测量结果建立采煤机、液压支架和刮板输送机的数字孪生模型，完成虚拟现实场景的初始化； ——虚拟点云获取；构建激光雷达数字孪生体，给待扫描的目标添加相应的碰撞体，使用射线碰撞监测方法获取特征部件扫描点的世界坐标，并将世界坐标转换到以激光雷达为坐标系原点的局部坐标，以此完成对物理点云获取过程的模拟； ——虚实坐标体系统一；激光雷达扫描得到的每一帧点云在世界坐标系下的旋转角度及位置信息的四元数及位移向量进行解析，使得其能够直接用来驱动虚拟现实环境中采煤机数字孪生体的运动； ——全架次点云采集与发布；在虚拟空间中根据采煤机位姿重构的方法驱动采煤机的数字孪生体进行运动，借助其搭载的激光雷达数字孪生体对虚拟支架群逐次扫描，获得全部支架的特征部件虚拟点云数据； 步骤三，建立虚实融合通道，包括： ——液压支架虚实点云配准；将物理空间与虚拟空间中获得的点云进行配准，对配准得到的旋转平移矩阵进行变换，依据变换结果对液压支架数字孪生体的位姿进行调整使其与物理空间中液压支架位姿完全相同，完成单台液压支架整体位姿的重构； ——刮板输送机机位姿解算；结合采煤机运行轨迹中的位置和姿态信息，根据采煤机在刮板输送机上运行时的耦合关系，解算出刮板输送机各节中部槽俯仰角，得到刮板输送机实际形态； ——轨迹预测与修正迭代；基于获取的采煤机的运行轨迹进行解析，在虚拟空间内对位姿轨迹预测；在支架底座位姿信息的基础上，获取顶板点云信息，并借助Unity3d构建空间模型，通过相似性分析得到下一刀理论轨迹，并融合反馈的实时采煤机轨迹信息，对空间模型以及理论轨迹进行修正。

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