[发明专利]一种基于GNSS的塔机吊钩定位方法

权利要求书

1.一种基于GNSS的塔机吊钩定位方法，其特征在于，所述方法应用于建筑施工塔式起重机，所述建筑施工塔式起重机包括：动滑轮、塔机吊钩以及用于连接所述动滑轮和所述塔机吊钩的吊绳段，所述动滑轮外罩设有支撑架，所述GNSS流动站设置于所述支撑架顶部，所述方法包括：

步骤S1：根据GNSS流动站自身采集的导航卫星观测值计算所述GNSS流动站的天线相位中心三维空间坐标；

步骤S2：根据所述GNSS流动站的天线相位中心三维空间坐标计算得到所述塔机吊钩上方的所述动滑轮中心的三维空间坐标；

所述步骤S2中，所述动滑轮中心的三维空间坐标的计算公式如下表示：

其中，(X,Y,H)为所述动滑轮中心的三维空间坐标，(X_G,Y_G,H_G)为所述GNSS流动站的天线相位中心的三维空间坐标，(X_N,Y_E,H_U)为所述GNSS流动站的天线相位中心与天线几何中心的偏差，f(α,A)为由GNSS接收机天线校准机构提供的依据每隔5°卫星方位角和每隔5°卫星高度角校出的网格天线模型，然后随导航卫星的实际方位角α及实际高度角A进行双线性内插运算获得的插值，H1为所述GNSS流动站的天线几何中心到所述动滑轮中心对应的顶部的垂高，r为所述动滑轮的半径；

步骤S3：设置于所述吊绳段上的偏摆感应测量装置跟踪并测量所述吊绳段的偏摆参数；所述偏摆感应测量装置包括激光信号发射器和水平圆型偏摆测量单元，所述激光信号发射器设置于从所述吊绳段的首端起算长度l处，所述水平圆型偏摆测量单元的中心与所述吊绳段的首端连接，所述水平圆型偏摆测量单元设置于所述支撑架的底部，所述步骤S3包括：当所述塔机吊钩发生摆动时，所述激光信号发射器感应所述吊绳段的摆动，并在所述吊绳段的摆动时垂直向上发送所述激光信号至所述水平圆型偏摆测量单元；

所述水平圆型偏摆测量单元根据所述激光信号发射在所述水平圆型偏摆测量单元的标定点S，自动测量出所述激光信号发射器的水平面偏摆角α、水平面偏摆距离R；

其中，以所述水平圆型偏摆测量单元所在的平面作为水平面，建立空间坐标系，所述水平圆型偏摆测量单元的中心为坐标原点，水平面上设X轴和Y轴，所述水平面偏摆角是指从所述X轴逆时针旋转至所述坐标原点和所述标定点的连线而得到的角度，所述水平面偏摆距离是指所述坐标原点和所述标定点的连线的长度；

步骤S4：根据所述动滑轮中心的三维空间坐标和所述吊绳段的偏摆参数，计算得到所述塔机吊钩的三维空间坐标；

所述步骤S4中，所述塔机吊钩的三维空间坐标的计算公式如下表示：

其中，(X_g,Y_g,H_g)为所述塔机吊钩的三维空间坐标，(X,Y,H)为所述动滑轮中心的三维空间坐标，L为所述吊绳段的长度，l为所述激光信号发射器的位置到所述吊绳段首端的长度，r为所述动滑轮的半径，H2为所述动滑轮中心对应的底部到所述水平圆型偏摆测量单元的垂高，α、R分别为所述激光信号发射器的水平面偏摆角和水平面偏摆距离。

2.如权利要求1所述的基于GNSS的塔机吊钩定位方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

根据所述GNSS流动站自身采集的导航卫星观测值以及设置于地面的GNSS基准站通过数据通信链发送的经导航卫星间差分处理后的综合误差改正信号，计算得到所述GNSS流动站的厘米级天线相位中心三维空间坐标。

3.如权利要求1所述的基于GNSS的塔机吊钩定位方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

根据所述GNSS流动站的天线相位中心三维空间坐标以及设置于地面的GNSS基准站通过数据通信链发送的坐标差改正信号计算得到所述GNSS流动站的厘米级天线相位中心三维空间坐标。

4.如权利要求1所述的基于GNSS的塔机吊钩定位方法，其特征在于，所述水平圆型偏摆测量单元的半径c与所述长度l、所述动滑轮的半径r满足如下的关系：

其中，L为所述吊绳段的长度，k为所述吊绳段的安全系数，k＝0.7～1.0。