一种基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法，属于卫星技术综合应用领域。本发明专利技术为了克服现有技术无法实现挖掘机自动化、智能化高精度定位的问题，在挖掘机上安装接收机、测量型天线、单轴角度传感器、双轴角度传感器和车载计算机等设备，通过北斗高精度空间信息技术和分析算法，可求解挖掘机及其主要部件精确位置，通过构建侧视和俯视二维坐标，合理分析和求解挖掘机运行姿态下各点相对坐标，经坐标系转化可完成各主要部件精确定位。本发明专利技术在精确定位基础上，可实现快速定位、提高定位精度、完成挖掘机自动引导和跟踪，满足不同行业工程应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法
本专利技术属于卫星技术综合应用领域，具体涉及一种基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法。
技术介绍
基于全球导航卫星系统(GNSS)的高精度定位、导航和授时服务已广泛应用在农业、交通、能源、电力等国民经济各行业。其中，坐标系是定位描述的基础：空间直角坐标系：坐标原点位于参考椭球中心，Z轴指向参考椭球北极，X轴指向起始子午面与赤道交点，Y轴位于赤道面上切按右手系于X轴呈90度夹角，某点坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。大地坐标系：采用大地纬度、经度和绝对高程来描述空间位置。纬度是空间的点与参考椭球面法线与赤道面的夹角；经度是空间点与参考椭球的自转轴所在面与参考椭球的起始子午面的夹角；绝对高程是空间的点沿着参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。高斯平面直角坐标系：为了方便工作，需要把测区投影到平面上来，使测量计算和绘图更加方便。当测区范围较大、精度要求较高时，平面坐标系不能忽略地球曲率影响。把地球上的点位换算到平面，称为地图投影。我国通用为高斯投影，即将地球按经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤一、在挖掘机上安装高精度GNSS接收机、GNSS接收天线、倾角传感器和车载计算机；/n步骤二、标定挖掘机的各个部位，GNSS接收天线A为A点，GNSS接收天线B为B点，A与B间矢量关系可判断所述挖掘机的工作装置朝向；大臂与辅助平台连接点为R点，是一个相对A和B静止的点；大臂与小臂连接点为C点，小臂与铲斗连接点为D点，铲斗头部为E点；行走机构后触点为F点，标识底盘所在坐标位置；/n步骤三、挖掘机底盘保持水平时，标定挖掘机各个部位的静态尺寸；/n步骤四、挖掘机工作状态时，读取倾角传感器实时动态角度；/n步骤...

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一、在挖掘机上安装高精度GNSS接收机、GNSS接收天线、倾角传感器和车载计算机；
步骤二、标定挖掘机的各个部位，GNSS接收天线A为A点，GNSS接收天线B为B点，A与B间矢量关系可判断所述挖掘机的工作装置朝向；大臂与辅助平台连接点为R点，是一个相对A和B静止的点；大臂与小臂连接点为C点，小臂与铲斗连接点为D点，铲斗头部为E点；行走机构后触点为F点，标识底盘所在坐标位置；
步骤三、挖掘机底盘保持水平时，标定挖掘机各个部位的静态尺寸；
步骤四、挖掘机工作状态时，读取倾角传感器实时动态角度；
步骤五、依靠所述高精度GNSS接收机，进行实时差分数据定位解算，获取A、B点在空间直角坐标系和大地坐标系的实时定位信息；
步骤六、以A点位坐标原点O(0,0)，与水平面垂直方向为X轴、所述挖掘机的工作装置水平前进方向为Y轴，建立挖掘机侧视图坐标系S1，计算R、C、D、E、F相对于A点的坐标以及各点绝对高程；
步骤七、以A点位坐标原点O(0,0)，工作装置前进方向为X轴、AB连线方向为Y轴，建立挖掘机俯视图坐标系S2，计算R、C、D、E相对于A点的坐标；
步骤八、A、B空间直角坐标系和大地坐标系坐标转换到高斯平面坐标系坐标；转换后坐标标识为A(aGx,aGy,Ha)，B(bGx,bGy,Hb)，其中，aGx和bGx为北向坐标，aGy和bGy为东向坐标，Ha和Hb为绝对高程；
步骤九、计算坐标系S2到高斯平面坐标系的转换参数，将坐标系S2中R、C、D、E坐标转换到高斯平面坐标系坐标；参照Ha和参考坐标系S1中各点相对A的坐标，计算R、C、D、E、F的绝对高程；
步骤十、从高斯平面坐标系转换到其他独立坐标系；
步骤十一、完成所述挖掘机工作状态的智能化高精度定位。


2.如权利要求1所述的基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：所述高精度GNSS接收机、所述GNSS接收天线、所述倾角传感器和所述车载计算机安装在所述挖掘机上；所述车载计算机安装在所述挖掘机驾驶室内，与所述倾角传感器和所述高精度GNSS接收机连接，并配备了定位计算软件模块，用于挖掘机工作姿态分析和坐标转换；所述GNSS接收天线安装在所述挖掘机尾部并与所述高精度GNSS接收机连接，所述GNSS接收天线间的连接直线与所述挖掘机驾驶室方向垂直，所述高精度GNSS接收机用于结合实时的差分信号和卫星星历数据，获取和分析所述GNSS接收天线的高精度定位信号；所述倾角传感器安装在所述挖掘机的工作装置，即大臂、小臂、铲斗和驾驶室内，用于分析判断挖掘机工作姿态。


3.如权利要求2所述的基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法，其特征在于，所述倾角传感器安装在所述挖掘机的工作装置，即大臂、小臂、铲斗和驾驶室内具体包括：所述倾角传感器安装在所述挖掘机驾驶室的俯仰和横滚方向，以及大臂、小臂和铲斗上，随着驾驶室、大臂、小臂和铲斗一起动作，用于判定驾驶室、大臂、小臂和铲斗的实时工作姿态，所述工作姿态包括驾驶室俯仰情况、驾驶室横滚情况、大臂与所述挖掘机平台连接点垂直高度和水平长度、大臂与小臂连接点的垂直高度和水平长度、小臂与铲斗连接点的垂直高度和水平长度、铲斗头部的垂直高度和水平长度。


4.如权利要求2或3所述的基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法，其特征在于，所述步骤三中的静态尺寸具体包括：A到R的距离为Lf，A到F的垂直高度为Hf；大臂长度即R到C的距离为Lc，小臂长度即C到D的距离为Ld，铲斗长度即D到E的距离为Le；R点到AB连线的垂线交点与A点的水平距离为r’Sy；A点与B点的直线距离为lb，A点到R点的垂直高差为Hr；A与B等高，AB连线与挖掘机工作装置方向垂直。


5.如权利要求4所述的基于卫星导航的挖掘机智能化高精度定位方法，其特征在于，所述实时动态角度包括大臂水平夹角为δc，小臂水平夹角为δd，铲斗水平夹角为δe，驾驶室俯仰角为δy和驾驶室横滚角为δx。


6.如权利要求5所述的基于卫星导航的挖...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜素忠，张录彬，张宇鹏，周碧辉，魏志高，易国鹏，
申请(专利权)人：万宝矿产有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11