作者：
杨博 刘建业 景江安 张晓康 郑建隆 周江华 孟续
（天河道云（北京）科技有限公司 北京 100176）
摘要：
中深孔形成的大空区，以及无底柱分段崩落法形成的悬顶，此类空区的存在将影响矿山安全生产，为了解空区变形情况，需要定期对空区进行变形监测，由于传统测量设备的局限性，无法完成空区变形监测工作，架站式扫描仪只能在入口处采集数据，数据盲区较大，也无法真实反应空区变形情况，而采用机载扫描仪，将扫描仪带入空区内部采集数据，可以实现高质量空区数据采集，对比两期模型可以反映空区变形情况，为矿山安全生产保驾护航。
关键词：
三维 激光扫描仪 机载 安全 空区
一、扫描仪原理
通过激光扫描仪发出激光脉冲信号，经目标表面漫反射后传回到接收器，得到所测目标点的距离s，通过水平扫描角度α与垂直扫描角度β以及已知测量距离s，即可由式（1-1）计算出所测点的坐标。
式（1-1）
扫描仪可发射主动光源，保障了设备工作不受光线限制，保障了设备在井下光线较弱环境下的正常使用。
二、架站式扫描仪与机载扫描仪的区别
目前可应用于井下测量的扫描仪可分为架站式（如Maptek的SR3）和手持式（如翼目神的HVM100）两类，其中架站式扫描仪类似全站仪，需要在固定点测量，后期将各站数据拼接到一起，其优点是距离远（最大可达600m），精度高（可达毫米级），并可实时查看数据，其缺点是较笨重，效率低，往空区里延伸时较麻烦；手持式扫描仪采用SLAM技术，可以实现边走边采集数据，其优点是速度快，效率高，重量轻，可以实现多平台搭载（手持、延伸杆、机载、车载、背包等），缺点是精度较差（厘米级）。
三、机载扫描仪介绍
井下无GPS信号，无人机飞行时无法自动定位，导致无人机的操控难度较大，为了实现无人机在井下的安全飞行，需要有一套避障系统，为无人机定位，降低无人机的操控难度。
3.1、SLAM技术介绍
SLAM (simultaneous localization and mapping),意为实时定位与地图构建。简而言之就是，将一个机器人放入未知环境中的未知位置，机器人一边移动一边逐步绘制出此环境完全的地图，同时可以在这个过程中进行对自身的定位。
SLAM包含：三个过程
- 感知——机器人能够通过传感器获取周围的环 境信息。
- 定位——通过传感器获取的当前和历史信息， 推测出自身的位置和姿态。
- 建图——根据自身的位姿以及传感器获取的信 息，描绘出自身所处环境的样貌。
