一种缆机多源融合定位方法技术

本发明专利技术公开了一种缆机多源融合定位方法，包括：根据角度编码器及RTK定位设备采用融合定位算法对缆机主副塔、缆机承重小车进行定位；基于承重小车定位数据、角度编码器、惯导设备及UWB定位设备，采用融合定位算法对吊钩进行融合定位；根据吊钩定位数据及UWB定位设备测量值，利用融合定位算法对吊罐进行高精度定位。本发明专利技术通过融合定位方法对缆机各工作部件进行高精度定位，可有效降低缆机运行安全风险。险。险。

【技术实现步骤摘要】
一种缆机多源融合定位方法


[0001]本专利技术属于定位方法
，尤其是涉及一种缆机多源融合定位方法


技术介绍

[0002]缆机因其工作面广、灵活性高、起重量大、运输效率高等优点被广泛应用于水利工程建设中，是影响大坝施工工期、质量的关键设备之一。在混凝土大坝施工过程中，缆机主副塔位于河流两岸，跨度大，安装位置高，吊运物极易受气流影响产生摆动，而且现场施工环境复杂，场地狭窄，极易发生碰撞事故，因此对缆机设备进行精确定位显得尤为重要。
[0003]传统的缆机工作中，主要靠现场指挥员通过人工观察方式指挥缆机操作室人员进行远程指挥作业，不仅要求指挥员具备较高的指挥水平，而且由于需要多次不断地调整缆机吊钩位置，花费时间较长，导致施工效率较低。对比文件1“缆机实时监测定位系统”(专利申请号：201310731133.1)，该申请公开了一种用于缆机实时定位的系统，该系统通过在缆机吊钩上安装定位天线，以实时获取吊钩的精确三维坐标信息和速度。对比文件2“一种组合定位缆机运行监测系统和缆机防碰调控方法”(专利申请号：201810145806.8)，该申请公开了一种组合定位缆机运行监测系统和缆机防碰调控方法，该系统通过在缆机及施工设备上安装GPS定位设备、UWB定位设备以及GPS/UWB组合定位设备来对缆机运行情况进行监测。对比文件3“一种基于GPS/RFID组合定位的缆机塔机防碰撞预警方法”(专利申请号：201810069452.3)，该申请公开了一种基于基于GPS/RFID组合定位的缆机塔机防碰撞预警方法，该方法利用GPS观测距离和RFID定位距离对缆机进行组合定位。
[0004]上述缆机定位方法存在以下不足：首先，缆机大多架设在人烟稀少的高山峡谷等地区，采用GPS或北斗等全球定位系统，其卫星信号受环境影响较大，在河谷基坑等位置信号通常较差，定位精度显著降低。而吊罐入仓卸料的过程是缆机与其他仓面施工机械和人员易发生碰撞的时段，对定位精度的要求更高。其次，由于每种定位方法都有其独特性和局限性，如果仅使用一种定位方法，当定位设备损坏或定位误差较大时，极易使操作人员产生误判，从而增大缆机运行安全风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术正是为了解决上述问题缺陷，提供一种缆机多源融合定位方法。
[0006]本专利技术采用如下技术方案实现。
[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种缆机多源融合定位方法，以解决现有主流技术中通过GPS定位精度较差的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种缆机的多源融合定位方法，所述多源融合定位方法包括如下步骤：
[0010]在合适位置安装RTK基准站及UWB基准站；
[0011]在缆机主塔、副塔以及承重小车上安装RTK定位设备及角度编码器，在缆机吊钩位
置安装角度编码器、惯导设备及UWB定位设备，在吊罐安装UWB定位设备；
[0012]根据角度编码器获取缆机滚轮旋转角度，依据角度及滚轮半径求解缆机主副塔移动距离，由导轨定位信息计算得出缆机主副塔位置计算值，采用融合定位算法对计算值和RTK定位设备测量值进行融合定位，得到缆机主副塔的高精度定位数据；
[0013]根据角度编码器获取缆机承重小车导缆滚轮旋转角度，依据角度求解缆绳移动距离，再以悬链线方程计算得到缆机承重小车位置计算值，采用融合定位算法对RTK定位设备测量值和角度编码器计算值进行融合定位，得到缆机承重小车的高精度定位数据；
[0014]根据承重小车定位数据及角度编码器计算得到吊钩的定位计算值，基于惯导设备得到吊钩的定位计算值，采用融合定位算法对吊钩的定位计算值、吊钩位置计算值和UWB定位设备测量值进行融合定位，得到吊钩的高精度定位数据；
[0015]根据吊钩定位数据及吊罐所安装的UWB定位设备测量值，利用融合定位算法得到吊罐的高精度定位数据。
[0016]进一步的，所述RTK基准站安装在位置高且视野开阔的卫星信号较强地带。
[0017]进一步的，所述UWB基准站可沿大坝边坡在不同高度空间位置安装多个。
[0018]进一步的，所述RTK定位设备均通过水平支架垂直安装在缆机设备上。
[0019]进一步的，所述角度编码器安装于缆机导缆滚轮、导轨滚轮设备上，且编码器中心与滚轮圆心需在同一直线上。
[0020]进一步的，所述UWB定位设备可在同一设备上安装多个。
[0021]进一步的，所述吊罐可替换为平仓机、振捣台车等施工设备。
[0022]进一步的，所述融合定位算法包括贝叶斯滤波、卡尔曼滤波、粒子滤波、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、迭代卡尔曼滤波中的一种或几种。
[0023]进一步的，可根据现场施工情况及预算，增加或者减少定位设备，可同时在一个缆机部件上安装多种定位设备，也可仅安装一种定位设备。
[0024]进一步的，在缆机主副塔及承重小车上选择RTK/角度编码器融合定位模式，是因为该部件所在位置高，卫星信号强，RTK定位数据较为精确，配合角度编码器测量数据，可进一步提高定位精度。
[0025]进一步的，在吊钩上采用角度编码器/UWB融合定位模式，是因为吊钩空间狭小，不便安装RTK定位设备，且需要频繁上下大坝基坑和坝顶位置，RTK信号不稳定。采用角度编码器/UWB融合定位模式，可在充分利用吊钩上部空间的同时提高定位精度。
[0026]进一步的，在吊罐上仅安装UWB定位设备，是因为吊罐上无滚轮设备，无法安装角度编码器。不安装RTK定位设备，原因与吊钩类似，安装RTK设备定位信号不稳定，且吊罐本身结构特殊，并无合适位置安装RTK设备。由于吊钩与吊罐之间的钢丝绳长度相对固定，且吊钩与吊罐相对垂直与同一条直线，根据吊钩位置可估计出吊罐位置，该估计值结合UWB测量值可提高吊罐定位精度。
[0027]本专利技术的有益效果为，本专利技术的一种缆机多源融合定位方法，可实时精确定位缆机关键部件的位置信息，从而科学有效地监控缆机运行情况，可有效避免缆机碰撞等危险施工行为发生，也可通过定位信息对缆机运行效率进行分析，以此优化缆机工作流程，提高缆机运行效率。通过RTK定位设备、角度编码器、惯导设备、UWB定位设备等多种定位手段对缆机主副塔等重要工作部件进行融合定位，解决了以往在高山峡谷等地区卫星信号弱，单
一定位设备定位误差大等问题。同时，多种定位手段能够增强缆机定位的鲁棒性，较好地适应复杂的施工环境。
[0028]下面结合附图和具体实施方式本专利技术做进一步解释。
附图说明
[0029]图1为本专利技术设备安装示意图；
[0030]图2为本专利技术缆机主副塔坐标系示意图；
[0031]图3为本专利技术缆机主副塔融合定位流程图；
[0032]图4为本专利技术缆机安装示意图。
具体实施方式
[0033]本专利技术的缆机多源融合定位方法，目的是解决现有缆机定位技术定位精度低，受环境影响大等不足，以提高缆机定位精度，便于更好监控缆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缆机多源融合定位方法，其特征在于，该方法包括缆机主副塔、吊罐、RTK定位基准站、UWB定位基准站、RTK定位设备、UWB定位设备、角度编码器、惯导设备；采用多源融合定位方法对不同定位设备得到的定位数据进行融合处理，计算得到设备的最终定位信息。2.根据权利要求1所述的缆机多源融合定位方法，其特征在于，所述RTK定位设备及角度编码器分别组合设置在缆机主副塔、承重小车上；所述角度编码器、惯导设备、UWB定位设备安装设置在缆机吊钩上；所述吊罐上安装设置有UWB定位设备。3.根据权利要求1所述的缆机多源融合定位方法，其特征在于，所述RTK定位设备通过水平支架垂直安装于缆机主副塔、承重小车的平面上。4.根据权利要求1所述的缆机多源融合定位方法，其特征在于，所述角度编码器安装于缆机导缆滚轮、导轨滚轮设备上，且角度编码器设备中心与滚轮圆心处于同一直线上。5.根据权利要求2所述的缆机多源融合定位方法，其特征在于，所述多源融合定位方法包括缆机主副塔多源融合定位方法、缆机承重小车多源融合定位方法、缆机吊钩多源融合定位方法、吊罐多源融合定位方法。6.根据权利要求5所述的缆机多源融合定位方法，其特征在于，所述缆机主副塔多源融合定位方法包括如下步骤：RTK定位设备接收卫星及RTK定位基准站所发送的定位信号，根据获取到的信息进行差分计算，从而得出主副塔的高精度定位信息，该值即为缆机主副塔定位测量值；根据安装在缆机导轨滚轮上的角度编码器获取缆机滚轮旋转角度，基于该角度及滚轮半径确定缆机移动距离值，由于缆机主副塔仅能在预先铺设好的一条导轨上进行移动，故根据该距离值计算得到缆机主副塔的位置信息，该值为缆机主副塔定位计算值；利用融合定位算法对定位测量值和计算值进行融合处理，最终得到缆机主副塔的最优定位数据。7.根据权利要求5所述的缆机多源融合定位方法，其特征在于，所述缆机承重小车多源融合定位方法包括如下步骤：RTK定位设备接收卫星及RTK定位基准站所发送的定位信号，根据获取到的信息进行差分计算，从而得出承重小车的高精...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，李海鹏，齐问坛，陈亚军，钟富林，唐俊之，赵继丹，赵志勇，许后磊，张礼兵，梁礼绘，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：