[發(fā)明專利]懸浮抱桿的姿態(tài)監(jiān)測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011213640.2
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112414364B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設計）人: 陳德泉;鄧鋒華;郭向華;黃坡;林智侃;黃偉源;虞俊峰;卞宏志;張建勛;彭積俊;胡一奇
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)福建省電力有限公司建設分公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C15/00;G01C21/18
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種懸浮抱桿的姿態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：安裝在懸浮抱桿頂部中心的空間實時定位系統(tǒng)、安裝在距懸浮抱桿頂部1/3位置的抱桿傾倒監(jiān)測系統(tǒng)和上位機；所述空間實時定位系統(tǒng)用于提供其自身的三維位置坐標信息；所述抱桿傾倒監(jiān)測系統(tǒng)用于提供懸浮抱桿四個角邊的瞬態(tài)加速度和靜態(tài)角度信息；所述上位機根據(jù)空間實時定位系統(tǒng)的三維位置坐標信息通過姿態(tài)解算得到懸浮抱桿軸心的實時空間位置和絕對傾角大小，并采用高斯牛頓姿態(tài)修正算法對抱桿傾倒監(jiān)測系統(tǒng)進行姿態(tài)解算；

所述空間實時定位系統(tǒng)包括相連接的北斗導航模塊、第一MCU模塊和第一無線通信模塊；所述抱桿傾倒監(jiān)測系統(tǒng)包括相連接的，設置于懸浮抱桿的四個棱角處的四個陀螺儀和加速度集成傳感器、第二MCU模塊和第二無線通信模塊；

對于所述空間實時定位系統(tǒng)，根據(jù)CGCS2000坐標系，利用姿態(tài)矩陣實現(xiàn)懸浮抱桿姿態(tài)的實時求解：

設空間實時定位系統(tǒng)接收的經(jīng)緯度分別為α₀、β₀，地理坐標系原點(0，0，0)在CGCS2000坐標系下為則可得CGCS2000基線上任意點的坐標轉(zhuǎn)換成地理坐標系下為：

假定空間實時定位系統(tǒng)初始化第一次采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換后為(X₁,Y₁,Z₁)，第i次采集的為(X_i,Y_i,Z_i)，懸浮抱桿的長度為L，則由余弦定理可得懸浮抱桿的絕對傾角θ為：

通過高斯牛頓姿態(tài)修正算法求解得到各傳感器實時修正的四元數(shù)值，反解四元數(shù)后并通過均值和最值比較，求解得到懸浮抱桿最終準確的實時傾角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸浮抱桿的姿態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于：所述上位機包括帶有第三無線通信模塊的地面數(shù)據(jù)接收端和帶有第四無線通信模塊的遠程接收端；所述地面數(shù)據(jù)接收端連接空間實時定位系統(tǒng)和抱桿傾倒監(jiān)測系統(tǒng)；所述遠程接收端連接地面數(shù)據(jù)接收端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的懸浮抱桿的姿態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于：所述集成傳感器采用承托平臺固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸浮抱桿的姿態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于：所述北斗導航模塊采用北斗星通集團的OEM719板卡；所述第一MCU模塊和第二MCU模塊采用STM32F407系列單片機為控制核心；所述集成傳感器采用MPU9225慣性導航模塊；所述第一無線通信模塊、第二無線通信模塊和第三無線通信模塊采用ESP8266模塊；所述第四無線通信模塊采用GPRS模塊；所述承托平臺為片狀鋁基板，周圍分布有錨固孔用于與抱桿角鋼錨固。