[發明專利]一種利用GNSS和傾角傳感器確定斗尖坐標的方法

在審

• 申請號: 201811213304.0
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109444936A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 沈禮偉;楊紅;劉理想;毛凌;陳文學
• 申請（專利權）人: 南京天辰禮達電子科技有限公司
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙) 31288
• 代理人: 劉君

本發明提供了一種利用GNSS和傾角傳感器確定斗尖坐標的方法，包括以下步驟：步驟(1)：獲取主天線GNSS大地經緯度坐標與大地方位角；步驟(2)：將大地經緯度轉為工程坐標、將大地方位角轉換為工程坐標方位角；步驟(3)：依據車體傳感器數值以及坐標方位角計算車體坐標系到工程坐標系過渡矩陣；步驟(4)：依據大臂、小臂、搖桿的傳感器數值以及機械模型計算斗尖的車體坐標系坐標；步驟(5)：依據過渡矩陣和斗尖的車體坐標系坐標，計算出斗尖的工程坐標，本發明方法使用高精度北斗導航定位技術：該方法使用GNSS坐標與工程坐標轉換算法，將GNSS坐標(B,L,H)轉換為工程坐標(N,E,H),從而能夠實時的獲取GNSS天線的工程坐標。

技術領域

本發明涉及北斗數字化施工領域，具體涉及到一種利用GNSS和傾角傳感器確定斗尖坐標的方法。

背景技術

近年來，國家的基礎設計建設發展迅速，國內施工領域對施工質量、精度要求越來越高，同時國家提倡節能環保，這對傳統施工領域提出了新挑戰。

目前，國內使用挖掘機進行精細施工時，一般要求至少一名測量員和挖機操作手進行聯合作業，如果進行高精度的試車場高環作業時，甚至可達到3～4名測量員和一位挖機操作手聯合作業。同時傳統作業方式具有以下不足：

施工效率低，挖掘施工和測量員施工檢核不可同步進行。

施工檢核的樣本比較少，不能夠覆蓋整個作業過程。

實時性不夠，測量員在檢核時，會打斷施工進程，不能夠實時的進行作業質量檢核。

不能夠24小時作業，在夜晚時，如果照明條件不足，無法進行施工檢核，同時挖機操作手在夜晚也不能夠清晰的看清作業面。

具有施工安全隱患，挖機操作手誤操作時，可能會傷害到挖機附近的測量員。

傳統的河道施工，由于河面下環境的可觀測性不高，或者觀測難度較高，因此無法對河道施工質量進行有效的把控。

發明內容

為了解決上述不足的缺陷，本發明提供了一種利用GNSS和傾角傳感器確定斗尖坐標的方法，本發明以用戶為中心，最大程度上減少產品操作難度，提升產品功能的全面性，可靠性。本發明產品，解決了上述闡述的目前農機自動駕駛系統存在的不足。本發明產品，基于北斗衛星定位，控制精度完全滿足市場需求，在減輕農戶高強作業的同時，提升了土地利用率，最大程度上提高作業效率。本發明方法，提供了一種實時確定斗尖坐標的方法。該方法依賴高精度衛星定位系統以及車載高精度傾角傳感器，利用實時的GNSS定位數據和傾角傳感器數據，依據挖機車體坐標系統模型，結合GNSS坐標與工程坐標轉換算法、工程坐標系統與車體坐標系統轉換算法，可得出挖機鏟斗斗尖的實時三維坐標。利用該方法，同時結合設計數據算法和相應的軟件，可以實時的提醒用戶如何進行施工，從而可以加快施工進度，提高施工質量，降低施工成本，防范施工事故發生。

本發明提供了一種利用GNSS和傾角傳感器確定斗尖坐標的方法，包括以下步驟：

步驟(1)：獲取主天線GNSS大地經緯度坐標與大地方位角；

步驟(2)：將大地經緯度轉為工程坐標、將大地方位角轉換為工程坐標方位角；

步驟(3)：依據車體傳感器數值以及坐標方位角計算車體坐標系到工程坐標系過渡矩陣；

步驟(4)：依據大臂、小臂、搖桿的傳感器數值以及機械模型計算斗尖的車體坐標系坐標；

步驟(5)：依據過渡矩陣和斗尖的車體坐標系坐標，計算出斗尖的工程坐標。

上述的方法，其中，采用全站儀進行大臂、小臂、搖桿的傾角傳感器校準，確定傾角傳感器的安裝誤差。

上述的方法，其中，依據安裝在大臂上的大臂傾角傳感器以及大臂傳感器校準算法，可以獲得大臂的實時俯仰角。