障碍物的预警方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种障碍物的预警方法、系统、设备及介质，发射天线和接收天线设置于机头的端部，所述预警方法包括：获取第一方向及第一路径，所述第一方向为所述障碍物的方向，所述第一路径为所述发射天线向所述第一方向发射的第一脉冲信号的传播路径；控制所述发射天线旋转至不同于所述第一方向的第二方向，并发射第二脉冲信号；所述接收天线接收所述第二脉冲信号，所述第二脉冲信号的传播路径为第二路径；根据所述第一路径和所述第二路径生成碰撞预警信号。通过第一路径和第二路径确定障碍物的位置并发出碰撞预警信号，以便探地机器及时发现障碍物，做出针对性的机器保护措施和清除障碍物措施，从而提高了地下施工的效率。从而提高了地下施工的效率。从而提高了地下施工的效率。

【技术实现步骤摘要】
障碍物的预警方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及地下工程领域，特别涉及一种障碍物的预警方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]盾构机和顶管机是两种地下空间开发常用的工程机械，盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能；顶管机主要是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间，是一种不开挖或少开挖的管道埋设施工机械。
[0003]随着城市土木工程的大规模建设，城市中心地下空间开发力度越来越大，地下建筑、桩基、管线、混凝土结构、未知钢管型钢等大量增加，并且地下水文地质情况本身就非常复杂，具有众多如孤石、岩层等不可遇见因素。因此地下工程施工机械如盾构机、顶管机在城市中心地层中推进极有可能会发生机头与障碍物相碰的情况，给盾构机、顶管机带来较大破坏，并且降低了地下工程的施工效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中地下施工机械无法预警，导致与障碍物相碰造成重大损失和降低施工效率的缺陷，提供一种障碍物的预警方法、系统、设备及介质。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]作为本专利技术的第一方面，提供一种障碍物的预警方法，发射天线和接收天线设置于机头的端部，所述预警方法包括：
[0007]获取第一方向及第一路径，所述第一方向为所述障碍物的方向，所述第一路径为所述发射天线向所述第一方向发射的第一脉冲信号的传播路径；
[0008]控制所述发射天线旋转至不同于所述第一方向的第二方向，并发射第二脉冲信号；
[0009]所述接收天线接收所述第二脉冲信号，所述第二脉冲信号的传播路径为第二路径；
[0010]根据所述第一路径和所述第二路径生成碰撞预警信号。
[0011]较佳地，所述获取第一方向及第一路径的步骤包括：
[0012]控制所述发射天线向不同方向发射第一脉冲信号；
[0013]对于每一方向，获取所述第一脉冲信号的传播时间，所述传播时间为所述发射天线发出所述第一脉冲信号至所述接收天线接收所述第一脉冲信号的时间；
[0014]从所述传播时间中选取目标时间，所述目标时间为所述传播时间中最短的时间；
[0015]将所述目标时间对应的方向作为第一方向，并将所述第一方向对应的第一脉冲信号的传播路径作为第一路径。
[0016]较佳地，所述机头的端部位于第一平面，所述接收天线固定于所述端部的边缘，所述发射天线固定于所述端部的中心，根据所述第一路径和所述第二路径生成碰撞预警信号的步骤包括：
[0017]根据所述第一路径及所述第二路径计算所述障碍物在所述第一平面的投影位置；
[0018]根据所述投影位置与所述接收天线的位置生成碰撞预警信号。
[0019]较佳地，所述根据所述第一路径及所述第二路径计算所述障碍物在所述第一平面的投影位置由以下公式表征：
[0020][0021]其中，x'表示第一路径中，所述障碍物在所述第一平面的投影与所述接收天线的相对位置坐标值；Δ表示所述第一路径和所述第二路径的差值；l表示第一路径总长；r表示所述发射天线和所述接收天线之间的距离；θ表示所述第一方向和所述第二方向的夹角，且0
°
＜θ＜180
°
。
[0022]较佳地，所述根据所述投影位置与所述接收天线的位置生成碰撞预警信号的步骤包括：
[0023]若所述投影位置与所述接收天线的位置的相对位置坐标值小于或等于所述接收天线到所述机头边缘的距离，则生成碰撞预警信号。
[0024]较佳地，所述根据所述投影位置与所述接收天线的位置生成碰撞预警信号的步骤还包括：
[0025]根据所述投影位置生成所述障碍物的位置。
[0026]较佳地，所述障碍物相对发射天线的位置由以下公式表征：
[0027]横坐标表征为：
[0028][0029]纵坐标表征为：
[0030][0031]其中，
[0032]＝(t2‑
t1)v
j
[0033]l＝t1v
j
[0034]x表示第一路径中，所述障碍物在所述第一平面的投影与所述发射天线的距离；y表示所述障碍物到所述第一平面的投影的距离；Δ表示所述第一路径和所述第二路径的差值；l表示第一路径总长；r表示所述发射天线和所述接收天线之间的距离；θ表示所述第一方向和所述第二方向的夹角，且0
°
＜θ＜180
°
；vj为脉冲信号在土体介质中的传播速度，t1、t2分别为所述第一路径和所述第二路径的电磁波传播的用时。
[0035]作为本专利技术的第二方面，提供一种障碍物的预警系统，发射天线和接收天线设置于机头的端部，所述预警系统包括：
[0036]获取模块，用于获取第一方向及第一路径，所述第一方向为所述障碍物的方向，所述第一路径为所述发射天线向所述第一方向发射的第一脉冲信号的传播路径；
[0037]旋转模块，用于控制所述发射天线旋转至不同于所述第一方向的第二方向，并发射第二脉冲信号；
[0038]接收模块，用于控制所述接收天线接收所述第二脉冲信号，所述第二脉冲信号的传播路径为第二路径；
[0039]预警生成模块，用于根据所述第一路径和所述第二路径生成碰撞预警信号。
[0040]作为本专利技术的第三方面，提供一种探测设备，所述探测设备包括机头、电源组件和控制器，所述控制器用于控制所述发射天线和所述接收天线以实现上述所述的障碍物的预警方法；
[0041]所述探测设备包括顶管机或盾构机；
[0042]所述电源组件用于给所述控制器提供电源。
[0043]作为本专利技术的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的障碍物的预警方法。
[0044]本专利技术的积极进步效果在于：
[0045]本专利技术提供的一种障碍物的预警方法、系统、设备及介质，在顶管机或者盾构机中通过接收天线和发射天线的第一路径和第二路径计算障碍物在机头所在平面的投影位置与接收天线的距离，并发出碰撞预警信号，以便探地机器做出针对性较强的应急活动，保护了机器设备从而避免重大损失，并提高了地下工程施工的效率。
附图说明
[0046]图1为本专利技术实施例1的障碍物的预警方法的原理示意图；
[0047]图2为本专利技术实施例1的障碍物的预警方法的流程示意图；
[0048]图3为本专利技术实施例1的障碍物的预警方法的确定障碍物方向的流程示意图；
[0049]图4为本专利技术实施例1的障碍物的预警方法的发射天线转动角度与探地雷达传播时间关系图；
[0050]图5为本专利技术实施例1的障碍物的预警方法的障碍物方向示意图；
[0051]图6为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种障碍物的预警方法，其特征在于，发射天线和接收天线设置于机头的端部，所述预警方法包括：获取第一方向及第一路径，所述第一方向为所述障碍物的方向，所述第一路径为所述发射天线向所述第一方向发射的第一脉冲信号的传播路径；控制所述发射天线旋转至不同于所述第一方向的第二方向，并发射第二脉冲信号；所述接收天线接收所述第二脉冲信号，所述第二脉冲信号的传播路径为第二路径；根据所述第一路径和所述第二路径生成碰撞预警信号。2.如权利要求1所述的障碍物的预警方法，其特征在于，所述获取第一方向及第一路径的步骤包括：控制所述发射天线向不同方向发射第一脉冲信号；对于每一方向，获取所述第一脉冲信号的传播时间，所述传播时间为所述发射天线发出所述第一脉冲信号至所述接收天线接收所述第一脉冲信号的时间；从所述传播时间中选取目标时间，所述目标时间为所述传播时间中最短的时间；将所述目标时间对应的方向作为第一方向，并将所述第一方向对应的第一脉冲信号的传播路径作为第一路径。3.如权利要求1所述的障碍物的预警方法，其特征在于，所述机头的端部位于第一平面，所述接收天线固定于所述端部的边缘，所述发射天线固定于所述端部的中心，根据所述第一路径和所述第二路径生成碰撞预警信号的步骤包括：根据所述第一路径及所述第二路径计算所述障碍物在所述第一平面的投影位置；根据所述投影位置与所述接收天线的位置生成碰撞预警信号。4.如权利要求3所述的障碍物的预警方法，其特征在于，所述根据所述第一路径及所述第二路径计算所述障碍物在所述第一平面的投影位置由以下公式表征：其中，x'表示第一路径中，所述障碍物在所述第一平面的投影与所述接收天线的相对位置坐标值；Δ表示所述第一路径和所述第二路径的差值；l表示第一路径总长；r表示所述发射天线和所述接收天线之间的距离；θ表示所述第一方向和所述第二方向的夹角，且0
°
＜θ＜180
°
。5.如权利要求3所述的障碍物的预警方法，其特征在于，所述根据所述投影位置与所述接收天线的位置生成碰撞预警信号的步骤包括：若所述投影位置与所述接收天线的相对位置坐标值...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾尚华，王文东，韩建勇，陈辉，陶利，甄亮，罗建，郑诚，申中原，
申请(专利权)人：上海公路桥梁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：