一种工程机械定位系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种工程机械定位系统和方法，包括设置在工程机械上的触发装置和探测标靶；沿工程机械的运动路径设置的多组感应装置和三维定位装置，所述感应装置用于感应和识别所述触发装置，所述三维定位装置用于捕捉探测标靶的方位；主控装置，用于接收所述触发信号，在收到触发信号后控制对应的三维定位装置启动，处理装置，用于接收主控装置发出的识别信息以及三维定位装置发出的方位数据，对识别信息和方位数据­进行处理，得到工程机械当前所处位置的精确数据。在施工过程中，当某一处感应装置被触发时，则启动该处的定位装置，对工程机械进行探测定位。该定位系统在没有卫星信号的施工区域也能对工程机械精确定位，实现工程机械的信息化管理。

【技术实现步骤摘要】
一种工程机械定位系统和方法
本专利技术涉及工程
，更具体地说，它涉及一种工程机械定位系统和方法。
技术介绍
工程机械是基础设施建设的基础，也代表着工程建设行业的现代化发展水平，因此，工程机械的信息化管理也需要与时俱进。现有技术，对工程机械的管理多采用GPS定位系统，通过GPS定位系统对工程机械定位，再将定位信息实时反馈至后台管理系统，从而使管理人员能够及时获知工程机械的所在位置，从而了解施工进度。但是，采用GPS定位系统对工程机械定位只能在开阔的地方——即有GPS信号的地方，一旦转到无GPS信号的地方（例如隧道），系统就无法对工程机械定位。技术上述原因，亟需设计一种在无GPS信号地区也能对工程机械进行精确定位的系统。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种工程机械定位系统和方法，其能够在无卫星信号的区域对工程机械进行精确定位，实现对工程机械的信息化管理。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种工程机械定位系统，包括：设置在工程机械上的触发装置和探测标靶；沿工程机械的运动路径设置的多组感应装置，所述感应装置用于感应和识别所述触发装置，并在识别成功后输出一触发信号；设置在每两组感应装置之间的三维定位装置，每组三维定位装置与每组感应装置一一对应，所述三维定位装置用于接受探测指令，并在接受到探测指令后发出探测信号以捕捉探测标靶的方位，将探测标靶的方位数据发送至处理装置；主控装置，其与各组感应装置以及三维定位装置连接，用于接收所述触发信号，在收到触发信号后识别出被触发的感应装置，并向对应于该触发装置的三维定位装置发出一探测指令，同时将识别信息发送至处理装置；处理装置，其与主控装置以及与每组三维定位装置连接，用于接收主控装置发出的识别信息以及三维定位装置发出的方位数据，对识别信息和方位数据进行处理，得到工程机械当前所处位置的精确数据。作为优选方案：所述触发装置为RFID标签，所述感应装置包括RFID天线和与之连接的RFID读写器。作为优选方案：所述三维定位装置的探测半径大于相邻两组感应装置之间的距离。作为优选方案：所述三维定位装置包括定位计算装置以及至少三组无线脉冲接收器，所述的三组无线脉冲接收器的安装位置不同，所述探测标靶为无线脉冲发射器。作为优选方案：还包括大数据平台，所述大数据平台用于接收处理装置的运算数据，并进行大数据分析管理。一种工程机械定位方法，包括以下步骤：S1.在施工现场，沿着工程机械的计划路径等间距地装设多组感应装置，依次对各组感应装置编号，每组感应装置包括RFID读写器以及多组RFID天线，使每组感应装置的所有RFID天线位于沿着工程机械运动路径的当前位置的同一横截面内并使各组RFID天线位于该横截面内的不同位置，从而构成RFID天线阵列，在相邻两组RFID天线阵列之间的区间内装设三维定位装置，对每组三维定位装置编号并将三维定位装置的编号与感应装置的编号一一对应，三维定位装置包括定位计算装置以及多组无线脉冲接收器，将每一组三维定位装置的各个无线脉冲接收器装在该区间内的不同位置，从而构成无线脉冲接收阵列并标定每组无线脉冲接收阵列的几何中心，在工程机械上加装RFID标签和无线脉冲发射器分别作为感应装置的触发物以及三维定位装置的探测标靶；S2.在施工过程中,开启所有的感应装置，并启动工程机械上的无线脉冲发射器，当载有RFID标签的工程机械经过某一组感应装置的RFID天线阵列时，该RFID天线阵列探测到RFID标签，RFID读写器对被探测到的RFID标签进行读取和识别，从而确定工程机械的识别信息；S3.当某一组感应装置探测并识别出工程机械的识别信息后，启动与该感应装置对应的三维定位装置，利用该三维定位装置的无线脉冲接收阵列接收工程机械上的无线脉冲发射器发出的无线脉冲信号；S4.根据当前的无线脉冲接收阵列中的各个无线脉冲接收器接收到的无线脉冲的时间及信号强度，利用定位计算装置对无线脉冲发射器的方位进行计算，得出无线脉冲发射器相对于该无线脉冲接收阵列几何中心的具体方位；S5.根据当前的无线脉冲接收阵列的几何中心坐标以及无线脉冲发射器相对于该几何中心的方位数据，计算得出无线脉冲发射器的当前具体方位——即工程机械的当前具体方位。作为优选方案：在S3步骤中启动的三维定位装置的数量为两组，即沿着工程机械的前进方向位于当前被触发的感应装置的前方和后方的两组三维定位装置，在S4步骤中，则通过定位计算装置计算得出无线脉冲发射器相对于该两组无线脉冲接收阵列的具体方位，在S5步骤中则是根据无线脉冲发射器相对于该两组无线脉冲接收阵列的几何中心的两组方位数据，通过算法计算得出无线脉冲发射器的当前具体方位。作为优选方案：所述算法为均值算法。与现有技术相比，本专利技术的优点是：该定位系统通过在施工现场预先布置多个感应装置和定位装置，在施工过程中，当某一处感应装置被工程机械触发时，则启动该处的定位装置，对工程机械进行探测定位，从而确定工程机械的精确位置。该定位系统在没有卫星信号的施工区域也能对工程机械精确定位，实现工程机械的信息化管理。附图说明图1为感应装置和三维定位装置的布局示意图；图2为无线脉冲接收器的布局示意图；图3为定位系统的拓扑图。附图标记说明:1、工程机械；2、RFID标签；3、无线脉冲发射器；4、RFID天线；5、无线脉冲接收器。具体实施方式实施例一：参照图1和图2和图3，一种工程机械定位系统，以隧道施工为例，该系统需要完成以下布置：在隧道施工机械上安装触发装置和探测标靶，本实施中的触发装置为RFID标签2，探测标靶为无线脉冲发射器3；沿着隧道的长度方向——即工程机械1的运动路径在隧道内装设多组感应装置，相邻两组感应装置间隔设置。在每两组相邻的感应装置之间装设三维定位装置，本实施例中的每组感应装置包括RFID标签2读写器和与之连接的至少三组RFID天线4，RFID天线4安装固定在隧道壁上。本实施例中的每组三维定位装置包括定位计算装置和与之连接的至少三组无线脉冲接收器5。同样，将每组三维定位装置的无线脉冲接收器5安装固定在隧道壁上。本实施例中每组感应装置的三组RFID天线4位于隧道的同一横截面内——即三组RFID天线4连线构成的三角面与隧道的横截面平行，三组RFID天线4构成RFID天线4阵列，使得感应的覆盖面较广，保证感应的准确；而每组三维定位装置的三组无线脉冲接收器5分别安装在不同位置——具体来说是三组无线脉冲接收器5连线构成的三角面与隧道的横截面相交，如此能提高三维定位的精度，三组无线脉冲接收器5构成无线脉冲接受阵列。需要说明的是:本实施例中，三维定位装置的探测半径大于相邻两组感应装置之间的距离——即无线脉冲接受阵列的探测半径大于相邻两组RFID天线4阵列之间的距离。将每组RFID读写器的与主控装置的电连接，将每组定位计算装置与主控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工程机械定位系统，其特征是，包括：/n设置在工程机械上的触发装置和探测标靶；/n沿工程机械的运动路径设置的多组感应装置，所述感应装置用于感应和识别所述触发装置，并在识别成功后输出一触发信号；/n设置在每两组感应装置之间的三维定位装置，每组三维定位装置与每组感应装置一一对应，所述三维定位装置用于接受探测指令，并在接受到探测指令后发出探测信号以捕捉探测标靶的方位，将探测标靶的方位数据发送至处理装置；/n主控装置，其与各组感应装置以及三维定位装置连接，用于接收所述触发信号，在收到触发信号后识别出被触发的感应装置，并向对应于该触发装置的三维定位装置发出一探测指令，同时将识别信息发送至处理装置；/n处理装置，其与主控装置以及与每组三维定位装置连接，用于接收主控装置发出的识别信息以及三维定位装置发出的方位数据，对识别信息和方位数据进行处理，得到工程机械当前所处位置的精确数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种工程机械定位系统，其特征是，包括：
设置在工程机械上的触发装置和探测标靶；
沿工程机械的运动路径设置的多组感应装置，所述感应装置用于感应和识别所述触发装置，并在识别成功后输出一触发信号；
设置在每两组感应装置之间的三维定位装置，每组三维定位装置与每组感应装置一一对应，所述三维定位装置用于接受探测指令，并在接受到探测指令后发出探测信号以捕捉探测标靶的方位，将探测标靶的方位数据发送至处理装置；
主控装置，其与各组感应装置以及三维定位装置连接，用于接收所述触发信号，在收到触发信号后识别出被触发的感应装置，并向对应于该触发装置的三维定位装置发出一探测指令，同时将识别信息发送至处理装置；
处理装置，其与主控装置以及与每组三维定位装置连接，用于接收主控装置发出的识别信息以及三维定位装置发出的方位数据，对识别信息和方位数据进行处理，得到工程机械当前所处位置的精确数据。


2.根据权利要求1所述的工程机械定位系统，其特征是：所
述触发装置为RFID标签，所述感应装置包括RFID天线和与之连接的RFID读写器。


3.根据权利要求要求1所述的工程机械定位系统，其特征是：所述三维定位装置的探测半径大于相邻两组感应装置之间的距离。


4.根据权利要求3所述的工程机械定位系统，其特征是：所述三维定位装置包括定位计算装置以及至少三组无线脉冲接收器，所述的三组无线脉冲接收器的安装位置不同，所述探测标靶为无线脉冲发射器。


5.根据权利要求1所述的工程机械定位系统，其特征是：还包括大数据平台，所述大数据平台用于接收处理装置的运算数据，并进行大数据分析管理。


6.一种工程机械定位方法，其特征是，包括以下步骤：
S1.在施工现场，沿着工程机械的计划路径等间距地装设多组感应装置，依次对各组感应装置编号，每组感应装置包括RFID读写器以及多组RFID天线，使每组感应装置的所有RFID天线位于沿着工程机械运动路径的当前位置的同一横截面内并使各组RFID天线位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓光杰，周漩，胡泽华，
申请(专利权)人：福州外语外贸学院，
类型：发明
国别省市：福建;35