[發(fā)明專利]一種基于GNSS的塔機(jī)吊鉤定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810362613.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN108502736B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周命端;杜明義;周樂皆;羅德安;丁克良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): B66C13/46
• 分類號(hào): B66C13/46;B66C15/06
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務(wù)所 11313
• 代理人: 張臻賢;武晨燕

1.一種基于GNSS的塔機(jī)吊鉤定位方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于建筑施工塔式起重機(jī)，所述建筑施工塔式起重機(jī)包括：動(dòng)滑輪、塔機(jī)吊鉤以及用于連接所述動(dòng)滑輪和所述塔機(jī)吊鉤的吊繩段，所述動(dòng)滑輪外罩設(shè)有支撐架，所述GNSS流動(dòng)站設(shè)置于所述支撐架頂部，所述方法包括：

步驟S1：根據(jù)GNSS流動(dòng)站自身采集的導(dǎo)航衛(wèi)星觀測(cè)值計(jì)算所述GNSS流動(dòng)站的天線相位中心三維空間坐標(biāo)；

步驟S2：根據(jù)所述GNSS流動(dòng)站的天線相位中心三維空間坐標(biāo)計(jì)算得到所述塔機(jī)吊鉤上方的所述動(dòng)滑輪中心的三維空間坐標(biāo)；

所述步驟S2中，所述動(dòng)滑輪中心的三維空間坐標(biāo)的計(jì)算公式如下表示：

其中，(X,Y,H)為所述動(dòng)滑輪中心的三維空間坐標(biāo)，(X_G,Y_G,H_G)為所述GNSS流動(dòng)站的天線相位中心的三維空間坐標(biāo)，(X_N,Y_E,H_U)為所述GNSS流動(dòng)站的天線相位中心與天線幾何中心的偏差，f(α,A)為由GNSS接收機(jī)天線校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)提供的依據(jù)每隔5°衛(wèi)星方位角和每隔5°衛(wèi)星高度角校出的網(wǎng)格天線模型，然后隨導(dǎo)航衛(wèi)星的實(shí)際方位角α及實(shí)際高度角A進(jìn)行雙線性內(nèi)插運(yùn)算獲得的插值，H1為所述GNSS流動(dòng)站的天線幾何中心到所述動(dòng)滑輪中心對(duì)應(yīng)的頂部的垂高，r為所述動(dòng)滑輪的半徑；

步驟S3：設(shè)置于所述吊繩段上的偏擺感應(yīng)測(cè)量裝置跟蹤并測(cè)量所述吊繩段的偏擺參數(shù)；所述偏擺感應(yīng)測(cè)量裝置包括激光信號(hào)發(fā)射器和水平圓型偏擺測(cè)量單元，所述激光信號(hào)發(fā)射器設(shè)置于從所述吊繩段的首端起算長(zhǎng)度l處，所述水平圓型偏擺測(cè)量單元的中心與所述吊繩段的首端連接，所述水平圓型偏擺測(cè)量單元設(shè)置于所述支撐架的底部，所述步驟S3包括：當(dāng)所述塔機(jī)吊鉤發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，所述激光信號(hào)發(fā)射器感應(yīng)所述吊繩段的擺動(dòng)，并在所述吊繩段的擺動(dòng)時(shí)垂直向上發(fā)送所述激光信號(hào)至所述水平圓型偏擺測(cè)量單元；

所述水平圓型偏擺測(cè)量單元根據(jù)所述激光信號(hào)發(fā)射在所述水平圓型偏擺測(cè)量單元的標(biāo)定點(diǎn)S，自動(dòng)測(cè)量出所述激光信號(hào)發(fā)射器的水平面偏擺角α、水平面偏擺距離R；

其中，以所述水平圓型偏擺測(cè)量單元所在的平面作為水平面，建立空間坐標(biāo)系，所述水平圓型偏擺測(cè)量單元的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平面上設(shè)X軸和Y軸，所述水平面偏擺角是指從所述X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至所述坐標(biāo)原點(diǎn)和所述標(biāo)定點(diǎn)的連線而得到的角度，所述水平面偏擺距離是指所述坐標(biāo)原點(diǎn)和所述標(biāo)定點(diǎn)的連線的長(zhǎng)度；

步驟S4：根據(jù)所述動(dòng)滑輪中心的三維空間坐標(biāo)和所述吊繩段的偏擺參數(shù)，計(jì)算得到所述塔機(jī)吊鉤的三維空間坐標(biāo)；

所述步驟S4中，所述塔機(jī)吊鉤的三維空間坐標(biāo)的計(jì)算公式如下表示：

其中，(X_g,Y_g,H_g)為所述塔機(jī)吊鉤的三維空間坐標(biāo)，(X,Y,H)為所述動(dòng)滑輪中心的三維空間坐標(biāo)，L為所述吊繩段的長(zhǎng)度，l為所述激光信號(hào)發(fā)射器的位置到所述吊繩段首端的長(zhǎng)度，r為所述動(dòng)滑輪的半徑，H2為所述動(dòng)滑輪中心對(duì)應(yīng)的底部到所述水平圓型偏擺測(cè)量單元的垂高，α、R分別為所述激光信號(hào)發(fā)射器的水平面偏擺角和水平面偏擺距離。

2.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS的塔機(jī)吊鉤定位方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

根據(jù)所述GNSS流動(dòng)站自身采集的導(dǎo)航衛(wèi)星觀測(cè)值以及設(shè)置于地面的GNSS基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)通信鏈發(fā)送的經(jīng)導(dǎo)航衛(wèi)星間差分處理后的綜合誤差改正信號(hào)，計(jì)算得到所述GNSS流動(dòng)站的厘米級(jí)天線相位中心三維空間坐標(biāo)。

3.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS的塔機(jī)吊鉤定位方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

根據(jù)所述GNSS流動(dòng)站的天線相位中心三維空間坐標(biāo)以及設(shè)置于地面的GNSS基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)通信鏈發(fā)送的坐標(biāo)差改正信號(hào)計(jì)算得到所述GNSS流動(dòng)站的厘米級(jí)天線相位中心三維空間坐標(biāo)。

4.如權(quán)利要求1所述的基于GNSS的塔機(jī)吊鉤定位方法，其特征在于，所述水平圓型偏擺測(cè)量單元的半徑c與所述長(zhǎng)度l、所述動(dòng)滑輪的半徑r滿足如下的關(guān)系：

其中，L為所述吊繩段的長(zhǎng)度，k為所述吊繩段的安全系數(shù)，k＝0.7～1.0。