[发明专利]一种GNSS三维姿态定位打桩导航辅助系统和方法

说明书

本发明涉及一种GNSS三维姿态定位打桩导航辅助系统和方法，包括桩机和带有多天线的GNSS打桩导航仪，所述桩机上安装有用于打桩的桩头，所述GNSS打桩导航仪的至少三个天线安装于桩机平台上，用于获取所述桩机的三维姿态定位数据，根据桩机的三维姿态定位计算桩头的姿态定位，从而解算打桩位置的坐标。通过在桩机上设置三个以上天线一体化即时位置解算的GNSS打桩导航仪，对桩机平台进行三维姿态解算，实现桩机平台的姿态定位，再根据桩机平台的尺寸推算桩头即打桩位置的精准定位；同时也可以通过两两天线组合分别解算桩机平台的位置和方向角，多解算方法对比，使桩机平台的定位更加准确、可靠。

技术领域

本发明涉及打桩定位技术领域，更具体地说，涉及一种GNSS三维姿态定位打桩导航辅助系统和方法。

背景技术

在太阳能、风力电厂、水库大坝围栏及公路、铁路路基等工程中，桩作为下部承重结构，是工程的重要组成部分。打桩施工工艺及技术的优劣直接影响到桩基质量，进而影响整体工程的质量。目前在打桩领域，申请号为201510179361.1的中国专利公开了一种基于RTK技术的打桩定位辅助系统及使用方法，采用在已知坐标点上设置参考站，在桩机或桩机外设置流动站的方式，计算打桩位置，指导施工。申请号为201610948692.1的中国专利公开了一种辅助陆地打桩车施工的控制系统及方法，采用在桩车上安装GNSS接收机，根据桩机的位置和打桩点的位置得到二者之间的方位角和距离的方式控制桩机打桩，上述两种计算打桩位置坐标的方式都存在一些问题，桩机平台上打桩的位置被桩机的桅杆、桩体本身占用，需要在平台上其他位置安装GNSS打桩导航定位仪器，目前的GNSS打桩导航技术只是单点定位和方位角定位，不能有效矫正桩机平台的倾斜带来的误差，从而导致定位不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种GNSS三维姿态定位打桩导航辅助系统和方法，开发三个以上天线的GNSS打桩导航仪，实现打桩机(或打桩船体)的三维姿态定位，消除桩机平台倾斜带来的定位误差。

本发明的技术解决方案是：本发明提供一种GNSS三维姿态定位打桩导航辅助系统，包括桩机和带有多天线的GNSS打桩导航仪，所述桩机上安装有用于打桩的桩头，所述GNSS打桩导航仪的至少三个天线安装于桩机平台上，用于获取所述桩机的三维姿态定位数据，根据桩机的三维姿态定位计算桩头的姿态定位，从而解算打桩位置的坐标。

为解决技术问题，本发明还进一步提供GNSS三维姿态定位打桩导航辅助方法，包括如下步骤：

S1、在桩机上安装多天线一体化即时联合解算的GNSS打桩导航仪；

S2、在桩机平台上至少安装三个以上的GNSS天线；

S3、通过GNSS打桩导航仪即时获取三个以上天线的立体坐标(x，y，z)，实现桩机平台的三维姿态定位；

S4、根据桩机平台的尺寸计算桩头的三维姿态坐标，用户依据桩头的坐标与预定打桩点的坐标移动桩机进行打桩。

进一步的，S3步骤中还可以通过根据任意两个天线的立体坐标(x，y，z)组合分别解算桩机平台的位置和方向角。

实施本发明的GNSS三维姿态定位打桩导航辅助系统和方法，具有以下有益效果：通过在桩机上设置三个以上天线一体化即时位置解算的GNSS打桩导航仪，对桩机平台进行三维姿态解算，实现桩机平台的姿态定位，再根据桩机平台的尺寸推算桩头即打桩位置的精准定位；同时也可以通过两两天线组合分别解算桩机平台的位置和方向角，多解算方法对比，使桩机平台的定位更加准确、可靠。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为GNSS打桩导航仪的多个天线安装在桩机平台时的示意图；

图2为多天线三维姿态定位的结构示意图。