【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振捣作业监控领域，具体涉及一种宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法。
技术介绍
1、在混凝土浇筑过程中，为了保证混凝土的强度和密实性，满足工程要求，需要对混凝土进行振捣作业。但在实际工程中，尚未存在有效的监控手段去监控振捣过程确保振捣质量，完全凭借施工人员日常振捣经验及监理人员的监督。因此在实际振捣过程中，经常出现由于操作不规范导致的欠振、过振等施工问题，造成工程进度的延误。
2、中国专利文献cn103696427a公开了一种人工振捣棒实时监测定位系统，包括有人工振捣棒，在人工振捣棒上设有无线信号发射装置，在混凝土浇筑施工区域内设有至少3个无线信号接收装置，各无线信号接收装置将接收到的所述无线信号发射装置发射的信号发送到服务器中。但该系统中有大量钢铁结构存在于对应的施工区域，对无线信号的正常接收造成较大的干扰，较大程度上增加振捣棒定位误差，影响施工质量。
3、中国专利文献cn105044753a提出了一种基于双gps和姿态校正的振捣棒工作位置模糊定位方法,其步骤如下:1)采用rtk通过两个gps进行定位；2)通过gps天线得到两个pjk格式的定位点坐标；3)两个定位点坐标中的高度坐标之间的差值作为姿态判定准则，将工作姿态按振捣棒位置分为三种：正前方、左前方和右前方；4)根据此时工作姿态下给出的坐标修正量，并计算出该工作姿态下的振捣棒的坐标。但该方法对gps的定位精度要求非常高，在实际施工环境中，会受到墙壁、建筑物、树木等障碍物阻挡信号，很难保证理想的gps实时精确定位，导致其定位精度难以满足实际
4、中国专利文献cn205894708u公开一种混凝土振捣定位导向器，包括定位导向管道和穿过定位导向管道的振捣棒，定位导向管道包括工作管和多节连接管，并通过工作台固定，在连接管最上端节上距其顶端30cm处焊接有环状固定器；工作管的中部外壁上设有视频组件，视频组件配套有视频显示终端，显示终宽频带端具有液晶显示屏内置有wifi功能；工作台上设有圆孔，圆孔周边通过合页连接有两块对接且可开合的不锈钢板；使用反锁式工作台使得定位导向管道固定或移动。但在振捣过程中位于振捣定向器前端的高清摄像头受到混凝土的污损导致失效的可能性较大，并且振捣棒振捣时产生的震动对高清摄像头图像的影响难以消除。
5、中国专利文献cn111021732a提出了一种基于光纤传感的混凝土振捣棒定位方法，包括以下步骤：在混凝土浇筑区域铺设传感光纤，并且预先在传感光纤指定若干振动检测点，记录振动检测点的位置坐标；通过传感光纤即时获取各个振动检测点的振幅数据；获取的振幅数据中振幅最大的振动检测点为最大振幅点，并判断该最大振幅点是否为有效峰值点；得出振捣棒的位置位于以有效峰值点为圆心，以r为半径的区域内，其中r为预设值。但光纤传感器的光纤芯通常是由玻璃或塑料制成，它们相对脆弱而容易受到机械和物理损害。其振捣操作可能导致光纤断裂或损坏，从而影响传感器的性能和可靠性。相比于传统的传感器，光纤传感器的制备和安装成本较高。光纤本身的制造和连接过程相对复杂，所需的设备和技术也比较昂贵。光纤传感器对温度变化敏感,振捣过程中产生的温度波动可能导致光纤长度的微小变化，影响光纤传感器的准确性和稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种结构简单且高精确度高稳定性的人工手握振捣棒定位方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：
3、一种宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，包括定位天线、主控盒、振捣棒和基准站；主控盒安装在手握振捣棒的工人的背部，在振捣棒上的握点位置布置有含有编码信息的感应线圈，工人手部佩戴有能与感应线圈在握点接触感应获得其编码信息的柔性天线；所述的定位天线为宽频带单螺旋定位天线，定位天线安装于工人头顶，用于接收卫星定位信号；主控盒分别与柔性天线、基准站和定位天线信号连接；柔性天线将工人所持振捣棒的编号信息发送至主控盒；基准站观测和接收卫星数据，并计算出误差修正参数发送至主控盒，主控盒对定位天线接收的卫星信号通过基准站提供的误差修正参数校正卫星定位信号；
4、所述的主控盒内设置有欧拉角信息采集器，根据欧拉角信息采集器采集的欧拉角信息，计算出头顶和握点在三轴方向上的距离差，再根据头顶坐标及头顶和握点在三轴方向上的距离差得到握点的坐标，最后通过握点的坐标计算出振捣棒的插入点坐标；
5、所述的欧拉角信息采集器包括磁力计、陀螺仪和加速度计，分别采集航向角、横滚角、俯仰角信息；以工人前进方向为x轴建立欧拉角坐标系，围绕x轴旋转的角度roll为横滚角β，围绕y轴旋转的角度pitch为俯仰角α，围绕z轴旋转的角度yaw为航向角γ，利用横滚角β的绝对值大小来确定头顶和握点在地面投影的水平距离l，利用俯仰角α的绝对值大小来确定头顶和握点间的垂直距离h的值。
6、为优化上述技术方案，采取的具体措施/限定还包括：
7、所述的柔性天线内置于工人振捣时佩戴的手套内。
8、所述的定位天线1安装于手握振捣棒的工人的安全帽顶部。
9、通过欧拉角计算头顶和握点在三轴方向上的距离差时，首先检查航向角γ是否小于0，如果是，则将航向角γ的值加上360度，以保证航向角γ处于非负角度范围内，然后将航向角γ取反。
10、头顶和握点在地面投影的水平距离l和头顶和握点间的垂直距离h的计算如下：
11、当abs(β)小于20度时，根据abs(α)的值来确定l和h的值：当abs(α)小于30度时，l的值为0.48m，h的值为0.73m；当abs(α)大于等于30度且小于60度时，l的值为0.22m，h的值为0.75m；当abs(α)大于等于60度时，l的值为0，h的值为0.77m；
12、当abs(β)大于等于20度时，根据abs(α)的值来确定l和h的值：当abs(α)小于30度时，l的值为0.48m，h的值为0.81m，当abs(α)大于等于30度且小于60度时，l的值为0.22m，h的值为0.83m，当abs(α)大于等于60度时，l的值为0，h的值设置为0.85m。
13、最后利用公式n2＝n1+lcosγ，e2＝e1+lsinγ，h2＝h1–h，计算出握点坐标；其中头顶坐标(n1,e1,h1)，握点坐标(n2,e2,h2)，γ为航向角。
14、所述的振捣棒由金属钢管和金属钢管一端的软管组成，其中钢管的长度固定，软管以距离棒头5cm的间距布置感应线圈，并赋予编号。
15、工人垂直将振捣棒插入混凝土中，振捣棒棒头的横坐标和纵坐标与握点一致，再根据握点与振捣棒头部的垂直距离，计算出振捣棒头部的竖坐标，最终确定振捣棒的位置。
16、所述的基准站包括基准站天线和基准站接收机；所述的宽频带单螺旋定位天线通过rtk屏蔽线与主控盒上的pri接口连接。
17、柔性天线在手握到振捣棒之后感应到棒头的感应线圈获取线圈编码，柔性天线获取的线圈编码通过lora通讯模块发送到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：包括定位天线、主控盒、振捣棒和基准站；主控盒安装在手握振捣棒的工人的背部，在振捣棒上的握点位置布置有含有编码信息的感应线圈，工人手部佩戴有能与感应线圈在握点接触感应获得其编码信息的柔性天线；所述的定位天线为宽频带单螺旋定位天线，定位天线安装于工人头顶，用于接收卫星定位信号；主控盒分别与柔性天线、基准站和定位天线信号连接；柔性天线将工人所持振捣棒的编号信息发送至主控盒；基准站观测和接收卫星数据，并计算出误差修正参数发送至主控盒，主控盒对定位天线接收的卫星信号通过基准站提供的误差修正参数校正卫星定位信号；
2.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：所述的柔性天线内置于工人振捣时佩戴的手套内。
3.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：所述的定位天线1安装于手握振捣棒的工人的安全帽顶部。
4.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：通过欧拉角计算头顶和握点在三轴方向上的距离差时，首先检查航向角γ是否小于0，如果是，则
5.根据权利要求4所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：头顶和握点在地面投影的水平距离L和头顶和握点间的垂直距离H的计算如下：
6.根据权利要求5所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：最后利用公式N2＝N1+Lcosγ，E2＝E1+Lsinγ，H2＝H1–H，计算出握点坐标；其中头顶坐标(N1,E1,H1)，握点坐标(N2,E2,H2)，γ为航向角。
7.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：所述的振捣棒由金属钢管和金属钢管一端的软管组成，其中钢管的长度固定，软管以距离棒头5cm的间距布置感应线圈，并赋予编号。
8.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：工人垂直将振捣棒插入混凝土中，振捣棒棒头的横坐标和纵坐标与握点一致，再根据握点与振捣棒头部的垂直距离，计算出振捣棒头部的竖坐标，最终确定振捣棒的位置。
9.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：所述的基准站包括基准站天线和基准站接收机；所述的宽频带单螺旋定位天线通过RTK屏蔽线与主控盒上的PRI接口连接。
10.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：柔性天线在手握到振捣棒之后感应到棒头的感应线圈获取线圈编码，柔性天线获取的线圈编码通过LORA通讯模块发送到主控盒。
...【技术特征摘要】
1.一种宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：包括定位天线、主控盒、振捣棒和基准站；主控盒安装在手握振捣棒的工人的背部，在振捣棒上的握点位置布置有含有编码信息的感应线圈，工人手部佩戴有能与感应线圈在握点接触感应获得其编码信息的柔性天线；所述的定位天线为宽频带单螺旋定位天线，定位天线安装于工人头顶，用于接收卫星定位信号；主控盒分别与柔性天线、基准站和定位天线信号连接；柔性天线将工人所持振捣棒的编号信息发送至主控盒；基准站观测和接收卫星数据，并计算出误差修正参数发送至主控盒，主控盒对定位天线接收的卫星信号通过基准站提供的误差修正参数校正卫星定位信号；
2.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：所述的柔性天线内置于工人振捣时佩戴的手套内。
3.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：所述的定位天线1安装于手握振捣棒的工人的安全帽顶部。
4.根据权利要求1所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：通过欧拉角计算头顶和握点在三轴方向上的距离差时，首先检查航向角γ是否小于0，如果是，则将航向角γ的值加上360度，以保证航向角γ处于非负角度范围内，然后将航向角γ取反。
5.根据权利要求4所述的宽频带螺旋天线辅助振捣棒定位方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，杨尚，王凯，田正宏，贺卫兵，卓开新，杨浩，张小祥，于雪城，邱鹏霖，马英杰，何宇琛，纪仁善，陶玉菲，张天宇，
申请(专利权)人：中国核工业华兴建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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