專利名稱：一種起重機(jī)支腿定位方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種起重機(jī)支腿定位方法及裝置。
背景技術(shù)：
履帶起重機(jī)是將起重作業(yè)部分裝在履帶底盤上，行走依靠履帶底盤的流動(dòng)式起重機(jī)。履帶起重機(jī)可以進(jìn)行物料起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)。履帶起重機(jī)具有起重能力強(qiáng)、 接地比壓小、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力大、不需支腿、帶載行駛、作業(yè)穩(wěn)定性好以及桁架組合高度可自由更換等優(yōu)點(diǎn)，因此在石油化工、水利水電等建設(shè)行業(yè)應(yīng)用廣泛。履帶起重機(jī)的應(yīng)用環(huán)境大部分是沿海灘涂地區(qū)，這些地區(qū)的地質(zhì)復(fù)雜、承載力低且分布不均，使得履帶起重機(jī)在這樣的施工環(huán)境下無法較好地進(jìn)行支腿定位。目前起重機(jī)支腿定位是由工作人員通過眼睛目測觀察實(shí)現(xiàn)的。這種目測觀察方式適宜用在平坦的施工環(huán)境中，并且通過眼睛觀察得到的結(jié)果誤差較大。對于履帶起重機(jī)的施工環(huán)境，復(fù)雜的地形無法通過眼睛直接觀察到。例如有些目標(biāo)位置是在水平面以下，根本無法看到。因此，目前工作人員利用眼睛直接觀察目標(biāo)位置不能精確定位起重機(jī)支腿的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種起重機(jī)支腿定位裝置及方法，能夠精確定位起重機(jī)支腿到目標(biāo)位置。本發(fā)明實(shí)施例提供一種起重機(jī)支腿定位方法，在起重機(jī)車體上設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站，第一流動(dòng)站上設(shè)有第一 GPS天線；第二流動(dòng)站上設(shè)有第二 GPS天線；第一流動(dòng)站通過第一 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)；第二流動(dòng)站通過第二 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)；包括以下步驟用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差分別校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，分別得到大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)；將所述大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為空間三維坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；在空間三維坐標(biāo)系下計(jì)算起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置分別與第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)的相對位置信息；獲取第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)；由兩個(gè)流動(dòng)站的平面位置坐標(biāo)和所述相對位置信息獲取四個(gè)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的目標(biāo)坐標(biāo)；由起重機(jī)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)之間的相對距離控制起重機(jī)四個(gè)支腿到各自的目標(biāo)位置。
優(yōu)選地，用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差分別校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)之前，還包括根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將GPS基站通過第三GPS天線從衛(wèi)星得到的GPS基站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；將GPS基站在大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)與預(yù)先已知的GPS基站的大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)進(jìn)行比較，獲得衛(wèi)星測量偏差。優(yōu)選地，所述用GPS基站得到的衛(wèi)星測量的位置偏差分別校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，具體為根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式分別將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；由衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)。優(yōu)選地，所述獲取第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)，具體為設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的X軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱；或設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的Y軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種起重機(jī)支腿定位裝置，包括第一流動(dòng)站、第二流動(dòng)站、 數(shù)據(jù)處理器、控制器和與起重機(jī)預(yù)定距離范圍內(nèi)設(shè)置的GPS基站；所述第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站設(shè)置在起重機(jī)車體上，所述第一流動(dòng)站上設(shè)置的第一 GPS天線、所述第二流動(dòng)站上設(shè)置第二 GPS天線；所述第一流動(dòng)站，用于通過第一 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，獲得第一流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；所述第二流動(dòng)站，用于通過第二 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差校正第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，獲得第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；所述數(shù)據(jù)處理器，用于在空間三維坐標(biāo)系下計(jì)算起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置分別與第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站的相對位置信息；獲取第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)；由兩個(gè)流動(dòng)站的平面位置坐標(biāo)和所述相對位置信息獲取四個(gè)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的目標(biāo)坐標(biāo)；所述控制器，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理器得到的起重機(jī)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)之間的相對距離控制起重機(jī)四個(gè)支腿到各自的目標(biāo)位置。優(yōu)選地，還包括第三GPS天線，GPS基站通過第三GPS天線從衛(wèi)星上獲得GPS基站的位置坐標(biāo)；所述GPS基站包括第一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將從衛(wèi)星獲得的GPS基站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；所述GPS基站包括衛(wèi)星測量偏差獲得單元，用于將GPS基站在大地坐標(biāo)系下的位
6置坐標(biāo)與預(yù)先已知的GPS基站的大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)進(jìn)行比較，獲得衛(wèi)星測量偏差；所述GPS基站包括偏差發(fā)送單元，用于將所述衛(wèi)星測量偏差發(fā)送給第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站。優(yōu)選地，所述第一流動(dòng)站包括第一偏差接收單元、第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元和第一坐標(biāo)校正單元；所述第一偏差接收單元，用于接收GPS基站發(fā)送的衛(wèi)星測量偏差；所述第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；所述第一坐標(biāo)校正單元，用于由所述衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)獲得準(zhǔn)確位置坐標(biāo)。優(yōu)選地，所述第二流動(dòng)站包括第二偏差接收單元、第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元和第二坐標(biāo)校正單元；所述第二偏差接收單元，用于接收GPS基站發(fā)送的衛(wèi)星測量偏差；所述第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；所述第二坐標(biāo)校正單元，用于由所述衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)獲得準(zhǔn)確位置坐標(biāo)。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元包括流動(dòng)站平面坐標(biāo)獲取單元，用于設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的X軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱；或用于設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的Y軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理器包括第四坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于將預(yù)先導(dǎo)入的大地坐標(biāo)系下起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換為空間三維坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置。優(yōu)選地，還包括GPS顯示屏，用于讀取和瀏覽起重機(jī)支腿在空間三維坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位的方法和裝置，在起重機(jī)上設(shè)置兩個(gè)流動(dòng)站，在起重機(jī)預(yù)定距離范圍內(nèi)設(shè)置GPS基站，通過GPS基站獲得的衛(wèi)星測量偏差來校正兩個(gè)流動(dòng)站從衛(wèi)星上獲得的位置坐標(biāo)，得到兩個(gè)流動(dòng)站準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)。在空間三維坐標(biāo)系下獲得兩個(gè)流動(dòng)站分別與起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置之間的相對位置；將流動(dòng)站與支腿目標(biāo)位置的相對位置映射在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下，由流動(dòng)站在平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)獲得支腿目標(biāo)位置的坐標(biāo)，然后由支腿初始位置與目標(biāo)位置之間的距離控制支腿到目標(biāo)位置。由于該方法采用GPS動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)對起重機(jī)的支腿進(jìn)行自動(dòng)控制，而不是通過眼睛直接觀測進(jìn)行控制，因此，本發(fā)明提供的方法能夠精確地控制支腿到目標(biāo)位置，精確度可以達(dá)到厘米級。


圖1是本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位方法的實(shí)施例一流程圖；圖2是本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位方法的另一實(shí)施例流程圖；頁圖3是本發(fā)明提供的車體平臺(tái)二維平面坐標(biāo)系示意圖；圖4是本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位裝置的實(shí)施例一結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明提供的GPS基站的結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明提供的第一流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明提供的第二流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解和實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，下面首先介紹下 GPS 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分(RTK，Real-Time Kinematic)技術(shù)。RTK技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS技術(shù)。RTK技術(shù)的基本原理是根據(jù)GPS的相對理論，將一臺(tái)接收機(jī)設(shè)置在已知點(diǎn)上，該接收機(jī)在本發(fā)明中稱為基站；將另外的流動(dòng)接收機(jī)放在待測點(diǎn)上，該流動(dòng)接收機(jī)在本發(fā)明中稱為流動(dòng)站；基站和流動(dòng)站同步接收相同衛(wèi)星的信號?；竞土鲃?dòng)站接收的衛(wèi)星信號進(jìn)行差分，可以減弱或消除軌道誤差、鐘差、大氣誤差等的影響，從而提高實(shí)時(shí)定位精度。本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位方法和裝置尤其適用于在灘涂沿海環(huán)境下工作的履帶起重機(jī)，由于履帶起重機(jī)施工環(huán)境的復(fù)雜性，運(yùn)用該方法可以精確可靠地將起重機(jī)支腿定位在需要的目標(biāo)位置。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。參見圖1，該圖為本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位方法的實(shí)施例一流程圖。本發(fā)明提供一種起重機(jī)支腿定位方法，在起重機(jī)車體上設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站，第一流動(dòng)站上設(shè)有第一 GPS天線；第二流動(dòng)站上設(shè)有第二 GPS天線；第一流動(dòng)站通過第一 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)；第二流動(dòng)站通過第二 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)；包括以下步驟SlOl 用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差分別校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，分別得到大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)；需要說明的是，GPS基站、第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站均從天上衛(wèi)星接收衛(wèi)星信息， 獲得衛(wèi)星測量的各自的地面位置。GPS基站一般設(shè)置在以起重機(jī)車體為圓心，半徑為15km的范圍內(nèi)。GPS基站的目的是校正流動(dòng)站接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的偏差，只要在該范圍內(nèi)，衛(wèi)星數(shù)據(jù)的偏差是一致的，因此可以用一個(gè)GPS基站來校正兩個(gè)流動(dòng)站的偏差。GPS基站在大地坐標(biāo)系下準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)是通過儀器預(yù)先測量得到的。S102 將所述大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為空間三維坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；由于起重機(jī)施工區(qū)域的電子地圖是大地坐標(biāo)系，首先將電子地圖的大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為空間三維坐標(biāo)系，這樣起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置是空間三維坐標(biāo)系的形式。為了比較信息的一致性，需要將兩個(gè)流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為空間三維坐標(biāo)系的形式。S103 在空間三維坐標(biāo)系下計(jì)算起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置分別與第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)的相對位置信息；由于第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在空間三維坐標(biāo)系下可以確定一個(gè)方位，然后與起重機(jī)的一個(gè)支腿可以構(gòu)成一個(gè)三角形，通過三角形關(guān)系可以計(jì)算出起重機(jī)的每個(gè)支腿與兩個(gè)流動(dòng)站之間的相位位置信息，包括距離、相對角度等。S104:獲取第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)；預(yù)先在起重機(jī)車體平臺(tái)上建立二維平面坐標(biāo)系，由于兩個(gè)流動(dòng)站在車體上，兩個(gè)流動(dòng)站與車體是相對固定的，因此，可以獲得兩個(gè)流動(dòng)站在該二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)。S105 由兩個(gè)流動(dòng)站的平面位置坐標(biāo)和所述相對位置信息獲取四個(gè)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的目標(biāo)坐標(biāo)；以兩個(gè)流動(dòng)站為基準(zhǔn)，通過流動(dòng)站與各個(gè)支腿之間的相對位置信息獲得每個(gè)支腿在二維平面坐標(biāo)系下的目標(biāo)坐標(biāo)。S106 由起重機(jī)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)之間的相對距離控制起重機(jī)四個(gè)支腿到各自的目標(biāo)位置。每個(gè)支腿在起重機(jī)車體上的初始位置也是預(yù)先獲得，因此，可以獲得每個(gè)支腿在該二維平面坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)。這樣，起重機(jī)支腿在二維平面坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)均已經(jīng)獲得，通過計(jì)算目標(biāo)坐標(biāo)與初始坐標(biāo)之間的相對距離便可以控制每個(gè)支腿到目標(biāo)位置。本發(fā)明實(shí)施例提供的起重機(jī)支腿的定位方法，通過GPS_RTK技術(shù)準(zhǔn)確獲得兩個(gè)流動(dòng)站的位置信息，然后獲得起重機(jī)每個(gè)支腿與流動(dòng)站之間的相對位置信息，以兩個(gè)流動(dòng)站在車體平臺(tái)上的平面坐標(biāo)為基礎(chǔ)，將支腿的目標(biāo)位置也轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，由于支腿在平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)已知，因此可以在車體的二維平面坐標(biāo)系下方便地將起重機(jī)的每個(gè)支腿控制到目標(biāo)位置。由于該定位方法基于GPS_RTK自動(dòng)實(shí)現(xiàn)支腿的控制，不需要駕駛員通過眼睛觀察起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置，因此，可以高精度地控制支腿到目標(biāo)位置。參見圖2，該圖為本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位方法另一實(shí)施例流程圖。本實(shí)施例主要介紹坐標(biāo)系之間的互相轉(zhuǎn)換，由于從衛(wèi)星直接獲得數(shù)據(jù)是空間坐標(biāo)系，因此需要首先將空間坐標(biāo)系下的位置信息轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系。S201 根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將GPS基站通過第三GPS天線從衛(wèi)星得到的GPS 基站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；S202 將GPS基站在大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)與預(yù)先已知的GPS基站的大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)進(jìn)行比較，獲得衛(wèi)星測量偏差。S203:根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式分別將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；可以理解的是，S203與S201和S202沒有先后順序，S203可以在S201之前或之
后OS204 由衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，分別得到第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)備位置坐標(biāo)。S205和S206分別與實(shí)施例一中的S102和S103相同，在此不再贅述。
S207 所述獲取第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)，具體為設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的X軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱；或設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的Y軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱?？梢岳斫獾氖?，車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系預(yù)先已經(jīng)建立，為了計(jì)算簡單，可以將第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站設(shè)置在二維平面坐標(biāo)系的特殊位置，例如在X軸上關(guān)于原點(diǎn)對稱，或，在Y軸上關(guān)于原點(diǎn)對稱。例如圖3所示，該圖為本發(fā)明提供的車體平臺(tái)二維平面坐標(biāo)系示意圖。在圖3中，設(shè)置第一流動(dòng)站M和第二流動(dòng)站N在車體平臺(tái)T的二維平面坐標(biāo)系的橫軸X軸上，并且關(guān)于原點(diǎn)對稱，這樣第一流動(dòng)站M和第二流動(dòng)站N的坐標(biāo)點(diǎn)比較簡單，從而可以方便計(jì)算。可以理解的是，可以在二維平面坐標(biāo)系的任何位置設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站。其中A、B、C、和D分別表示起重機(jī)四個(gè)支腿的位置。在該二維平面坐標(biāo)系下，如果 M和N的坐標(biāo)已知，并且M和N與A、B、C、D之間的相對位置信息已經(jīng)，則利用三角形關(guān)系可以獲得A、B、C、D的坐標(biāo)。例如，求A的坐標(biāo)時(shí)，可以由M、N和A三點(diǎn)構(gòu)成的三角形來獲得。S208和S209分別與S105和S106相同，在此不再贅述?？梢岳斫獾氖?，起重機(jī)的支腿由初始坐標(biāo)移動(dòng)到目標(biāo)坐標(biāo)可以通過現(xiàn)有技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，起重機(jī)的控制器可以控制支腿的擺動(dòng)方向、角度、水平伸縮長度等信息，并實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前支腿與目標(biāo)位置的偏差，從而通過調(diào)整液壓油缸的伸縮來控制支腿的伸縮速度、長度以及擺動(dòng)速度、角度，直到各個(gè)支腿與目標(biāo)位置的偏差達(dá)到預(yù)定的誤差范圍內(nèi)，液壓油缸停止進(jìn)行調(diào)節(jié)?；谏鲜鲆环N起重機(jī)支腿定位的方法，本發(fā)明還提供了一種起重機(jī)支腿定位的裝置，下面結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明其組成部分。參見圖4，該圖為本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位裝置的實(shí)施例一結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例提供的起重機(jī)支腿定位裝置，包括第一流動(dòng)站M、第二流動(dòng)站N、數(shù)據(jù)處理器401、控制器402和與起重機(jī)預(yù)定距離范圍內(nèi)設(shè)置的GPS基站403 ；所述第一流動(dòng)站M 和第二流動(dòng)站N設(shè)置在起重機(jī)車體上；所述第一流動(dòng)站M上設(shè)置第一 GPS天線G1、所述第二流動(dòng)站N上設(shè)置第二 GPS天線G2 ；所述第一流動(dòng)站M，用于通過第一 GPS天線Gl從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第一流動(dòng)站 M的位置坐標(biāo)，用GPS基站403得到的衛(wèi)星測量偏差校正第一流動(dòng)站M的位置坐標(biāo)，獲得第一流動(dòng)站M的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器401 ；需要說明的是，GPS基站403、第一流動(dòng)站M和第二流動(dòng)站N均從天上衛(wèi)星接收衛(wèi)星信息，獲得衛(wèi)星測量的各自的地面位置。GPS基站403 —般設(shè)置在以起重機(jī)車體為圓心，半徑為15km的范圍內(nèi)。GPS基站 403的目的是校正流動(dòng)站接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的偏差，只要在該范圍內(nèi)，衛(wèi)星數(shù)據(jù)的偏差是一致的，因此可以用一個(gè)GPS基站403來校正兩個(gè)流動(dòng)站的偏差。實(shí)際工作時(shí)，GPS基站403與起重機(jī)車體的距離一般不會(huì)超過5km。所述第二流動(dòng)站N，用于通過第二 GPS天線G2從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第二流動(dòng)站 N的位置坐標(biāo)，用GPS基站403得到的衛(wèi)星測量偏差校正第二流動(dòng)站N的位置坐標(biāo)，獲得第二流動(dòng)站N的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器401 ；所述數(shù)據(jù)處理器401，用于在空間三維坐標(biāo)系下計(jì)算起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置分別與第一流動(dòng)站M和第二流動(dòng)站N的相對位置信息；獲取第一流動(dòng)站M和第二流動(dòng)站N在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)；由兩個(gè)流動(dòng)站的平面位置坐標(biāo)和所述相對位置信息獲取四個(gè)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的目標(biāo)坐標(biāo)；所述控制器402，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理器401得到的起重機(jī)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)之間的相對距離控制起重機(jī)四個(gè)支腿到各自的目標(biāo)位置。本發(fā)明實(shí)施例提供的起重機(jī)支腿的定位裝置，通過GPS_RTK技術(shù)準(zhǔn)確獲得兩個(gè)流動(dòng)站的位置信息，然后獲得起重機(jī)每個(gè)支腿與流動(dòng)站之間的相對位置信息，以兩個(gè)流動(dòng)站在車體平臺(tái)上的平面坐標(biāo)為基礎(chǔ)，將支腿的目標(biāo)位置也轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，由于支腿在平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)已知，因此可以在車體的二維平面坐標(biāo)系下方便地將起重機(jī)的每個(gè)支腿控制到目標(biāo)位置。由于該定位方法基于GPS_RTK自動(dòng)實(shí)現(xiàn)支腿的控制，不需要駕駛員通過眼睛觀察起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置，因此，可以高精度地控制支腿到目標(biāo)位置。下面結(jié)合圖5介紹GPS基站的結(jié)構(gòu)，參見圖5，該圖為本發(fā)明提供的GPS基站的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明提供的定位裝置還包括第三GPS天線G3，GPS基站403通過第三GPS天線 G3從衛(wèi)星上獲得GPS基站的位置坐標(biāo)。所述GPS基站包括第一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元403a，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將從衛(wèi)星獲得的GPS基站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；所述GPS基站包括衛(wèi)星測量偏差獲得單元403b，用于將GPS基站在大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)與預(yù)先已知的GPS基站的大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)進(jìn)行比較，獲得衛(wèi)星測量偏差；GPS基站在大地坐標(biāo)系下準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)是通過儀器預(yù)先測量得到的。所述GPS基站包括偏差發(fā)送單元403c，用于將所述衛(wèi)星測量偏差發(fā)送給第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站。該偏差發(fā)送單元403c可以由無線電發(fā)送天線來實(shí)現(xiàn)。第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站可以分別通過第一無線電接收天線和第二無線電接收天線來接收該衛(wèi)星測量偏差。下面結(jié)合圖6介紹本發(fā)明提供的第一流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)，參見圖6，該圖為本發(fā)明提供的第一流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)圖。所述第一流動(dòng)站包括第一偏差接收單元601、第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元602和第一坐標(biāo)校正單元603 ；所述第一偏差接收單元601，用于接收GPS基站發(fā)送的衛(wèi)星測量偏差；該第一偏差接收單元601可以由設(shè)置在第一流動(dòng)站上的第一無線電接收天線來實(shí)現(xiàn)。所述第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元602，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；
由于第一流動(dòng)站從衛(wèi)星獲得的位置坐標(biāo)是空間坐標(biāo)，為了與大地坐標(biāo)系下的衛(wèi)星測量偏差比較，因此，需要將空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)。所述第一坐標(biāo)校正單元603，用于由所述衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)獲得準(zhǔn)確位置坐標(biāo)。下面結(jié)合圖7介紹本發(fā)明提供的第二流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)，參見圖7，該圖為本發(fā)明提供的第二流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)圖。第二流動(dòng)站與第一流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)相似。所述第二流動(dòng)站包括第二偏差接收單元701、第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元702和第二坐標(biāo)校正單元703 ；所述第二偏差接收單元701，用于接收GPS基站發(fā)送的衛(wèi)星測量偏差；該第二偏差接收單元701可以由設(shè)置在第二流動(dòng)站上的第二無線電接收天線來實(shí)現(xiàn)。所述第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元702，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；所述第二坐標(biāo)校正單元703，用于由所述衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)獲得準(zhǔn)確位置坐標(biāo)。數(shù)據(jù)處理器還包括第四坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于將預(yù)先導(dǎo)入的大地坐標(biāo)系下起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換為空間三維坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置。本發(fā)明提供的起重機(jī)支腿定位裝置還包括GPS顯示屏，用于讀取和瀏覽起重機(jī)支腿在空間三維坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種起重機(jī)支腿定位方法，其特征在于，在起重機(jī)車體上設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站，第一流動(dòng)站上設(shè)有第一 GPS天線；第二流動(dòng)站上設(shè)有第二 GPS天線；第一流動(dòng)站通過第一 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)；第二流動(dòng)站通過第二 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)；包括以下步驟用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差分別校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，分別得到大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)；將所述大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為空間三維坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；在空間三維坐標(biāo)系下計(jì)算起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置分別與第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)的相對位置信息；獲取第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)；由兩個(gè)流動(dòng)站的平面位置坐標(biāo)和所述相對位置信息獲取四個(gè)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的目標(biāo)坐標(biāo)；由起重機(jī)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)之間的相對距離控制起重機(jī)四個(gè)支腿到各自的目標(biāo)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差分別校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)之前，還包括根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將GPS基站通過第三GPS天線從衛(wèi)星得到的GPS基站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；將GPS基站在大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)與預(yù)先已知的GPS基站的大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)進(jìn)行比較，獲得衛(wèi)星測量偏差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述用GPS基站得到的衛(wèi)星測量的位置偏差分別校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，具體為根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式分別將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；由衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)和第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)，具體為設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的X軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱；或設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的Y軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱。
5.一種起重機(jī)支腿定位裝置，其特征在于，包括第一流動(dòng)站、第二流動(dòng)站、數(shù)據(jù)處理器、控制器和與起重機(jī)預(yù)定距離范圍內(nèi)設(shè)置的GPS基站；所述第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站設(shè)置在起重機(jī)車體上，所述第一流動(dòng)站上設(shè)置的第一 GPS天線、所述第二流動(dòng)站上設(shè)置第二 GPS天線；所述第一流動(dòng)站，用于通過第一 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差校正第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，獲得第一流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；所述第二流動(dòng)站，用于通過第二 GPS天線從衛(wèi)星獲得實(shí)時(shí)測量的第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，用GPS基站得到的衛(wèi)星測量偏差校正第二流動(dòng)站的位置坐標(biāo)，獲得第二流動(dòng)站的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；所述數(shù)據(jù)處理器，用于在空間三維坐標(biāo)系下計(jì)算起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置分別與第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站的相對位置信息；獲取第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下的平面位置坐標(biāo)；由兩個(gè)流動(dòng)站的平面位置坐標(biāo)和所述相對位置信息獲取四個(gè)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的目標(biāo)坐標(biāo)；所述控制器，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理器得到的起重機(jī)支腿在所述二維平面坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)之間的相對距離控制起重機(jī)四個(gè)支腿到各自的目標(biāo)位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括第三GPS天線，GPS基站通過第三 GPS天線從衛(wèi)星上獲得GPS基站的位置坐標(biāo)；所述GPS基站包括第一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將從衛(wèi)星獲得的 GPS基站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；所述GPS基站包括衛(wèi)星測量偏差獲得單元，用于將GPS基站在大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)與預(yù)先已知的GPS基站的大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)進(jìn)行比較，獲得衛(wèi)星測量偏差；所述GPS基站包括偏差發(fā)送單元，用于將所述衛(wèi)星測量偏差發(fā)送給第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一流動(dòng)站包括第一偏差接收單元、 第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元和第一坐標(biāo)校正單元；所述第一偏差接收單元，用于接收GPS基站發(fā)送的衛(wèi)星測量偏差； 所述第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；所述第一坐標(biāo)校正單元，用于由所述衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)獲得準(zhǔn)確位置坐標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第二流動(dòng)站包括第二偏差接收單元、 第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元和第二坐標(biāo)校正單元；所述第二偏差接收單元，用于接收GPS基站發(fā)送的衛(wèi)星測量偏差； 所述第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式將第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；所述第二坐標(biāo)校正單元，用于由所述衛(wèi)星測量偏差校正大地坐標(biāo)系下的第一流動(dòng)站的位置坐標(biāo)獲得準(zhǔn)確位置坐標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元包括流動(dòng)站平面坐標(biāo)獲取單元，用于設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的X軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱；或用于設(shè)置第一流動(dòng)站和第二流動(dòng)站在所述二維平面坐標(biāo)系下的Y軸上，關(guān)于原點(diǎn)對稱。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器包括第四坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于將預(yù)先導(dǎo)入的大地坐標(biāo)系下起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換為空間三維坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括GPS顯示屏，用于讀取和瀏覽起重機(jī)支腿在空間三維坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置。
全文摘要
本發(fā)明一種起重機(jī)支腿定位的方法和裝置，在起重機(jī)上設(shè)置兩個(gè)流動(dòng)站，在起重機(jī)預(yù)定距離范圍內(nèi)設(shè)置GPS基站，通過GPS基站獲得的衛(wèi)星測量偏差來校正兩個(gè)流動(dòng)站從衛(wèi)星上獲得的位置坐標(biāo)，得到兩個(gè)流動(dòng)站準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)。在空間三維坐標(biāo)系下獲得兩個(gè)流動(dòng)站分別與起重機(jī)支腿的目標(biāo)位置之間的相對位置；將流動(dòng)站與支腿目標(biāo)位置的相對位置映射在起重機(jī)車體平臺(tái)的二維平面坐標(biāo)系下，由流動(dòng)站在平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)獲得支腿目標(biāo)位置的坐標(biāo)，然后由支腿初始位置與目標(biāo)位置之間的距離控制支腿到目標(biāo)位置。該方法采用GPS動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)對起重機(jī)的支腿進(jìn)行自動(dòng)控制，而不是通過眼睛直接觀測進(jìn)行控制，能夠精確地控制支腿到目標(biāo)位置，精確度達(dá)到厘米級。
文檔編號B66C23/78GK102452617SQ20101053016
公開日2012年5月16日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者王向文, 王西昌 申請人:三一電氣有限責(zé)任公司