[发明专利]一种基于多集成系统的塔吊碰撞预警方法

权利要求书

1.一种基于多集成系统的塔吊碰撞预警方法，其特征在于，包括：

由塔机侧工控机采集激光雷达点云数据和组合导航系统观测数据，以及接收编码器观测数据和挂钩接收机载波相位差分定位结果；

利用所述组合导航系统观测数据，进行双天线组合导航定位定姿解算，得到实时位姿信息；

利用所述激光雷达点云数据和所述实时位姿信息，通过地理定向和点云配准，得到施工场地点云底图，采用上下底面轮廓结合包围盒提取算法，提取所述施工场地点云底图对应的建筑物轮廓包围盒；

对所述激光雷达点云数据进行分割提取或利用所述编码器观测数据计算得到吊装物坐标，结合所述挂钩接收机载波相位差分定位结果，生成吊装物包围盒；

对所述建筑物轮廓包围盒和所述吊装物包围盒进行碰撞检测，得到吊装物和建筑物的空间关系和碰撞预警信息。

2.根据权利要求1所述的基于多集成系统的塔吊碰撞预警方法，其特征在于，利用所述组合导航系统观测数据，进行双天线组合导航定位定姿解算，得到实时位姿信息，包括：

对全球导航卫星系统GNSS双天线中的主天线和从天线进行动对动载波相位差分RTK矫正，获得基线向量，由所述基线向量得到航向角和俯仰角：

其中，表示航向角，表示俯仰角，表示基线向量在东方向上的投影，表示基线向量在北方向上的投影，表示基线向量在垂向上的投影；

根据惯性捷联导航SINS的输出推导得到俯仰角和翻滚角，由俯仰角和翻滚角得到姿态更新观测方程；

由所述主天线通过RTK得到位置更新观测方程：

其中，表示e系下位置更新的观测值残差向量，表示机械编排得到的e系下惯导的位置，表示杆臂在e系下的投影，表示e系下GNSS天线中心的位置，表示位置的误差状态，表示失准角，表示观测噪声；

基于所述航向角、所述姿态更新观测方程和所述位置更新观测方程，进行组合导航结算，得到所述实时位姿信息；

利用所述实时位姿信息，对加速度和陀螺的零偏移进行反馈矫正。

3.根据权利要求2所述的基于多集成系统的塔吊碰撞预警方法，其特征在于，根据惯性捷联导航SINS的输出推导得到俯仰角和翻滚角，由俯仰角和翻滚角得到姿态更新观测方程，包括：

根据SINS得到姿态更新观测方程，由比力方程表示SINS加速度计输出：

其中，是加计输出值，为当地水平坐标系l系下的视线加速度，为科氏力，为对地向心加速度，为重力，表示e系相对于i系的角速度在l系下的投影，表示l系相对于i系的角速度在l系下的投影，表示l系下的加计输出值，表示b系到l系的坐标转换矩阵；

其中，表示e系到l系的坐标转换矩阵，表示e系到l系的坐标转换矩阵，表示单位阵，表示角的反对称矩阵，表示当前时刻机械编排得到的b系到e系的坐标转换矩阵；

将姿态角进行微分，得到所述姿态更新观测方程：

其中，表示观测值的残差向量，表示设计矩阵，表示待估参数，表示观测噪声，、和分别表示航向角、俯仰角和横滚角的残差向量，、和分别表示姿态角的观测值，、和表示惯导姿态更新得到的欧拉角，中、、表示航向角的观测系数，、、表示俯仰角的观测系数，、、表示横滚角的观测系数，表示待估状态。