本申請(qǐng)涉及工程施工，特別是涉及一種基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、打樁是指將木樁或石樁等砸進(jìn)地里，在建筑施工中，可為建筑物提供更為牢固的基低，在公路施工中，為提供更為安全的交通環(huán)境，也可于公路的兩旁打入護(hù)欄樁。

2、打樁機(jī)是利用沖擊力將樁貫入地層的樁工機(jī)械，由樁錘、樁架及附屬設(shè)備等組成。樁錘是一鋼質(zhì)重塊，由卷?yè)P(yáng)機(jī)用吊鉤提升，脫鉤后沿導(dǎo)向架自由下落而完成打樁。在打樁時(shí)，通過確定打樁點(diǎn)位的位置，將打樁機(jī)移動(dòng)至打樁點(diǎn)位附近后，使樁錘與打樁點(diǎn)位對(duì)位，進(jìn)而完成打樁工作。

3、現(xiàn)打樁過程中，打樁機(jī)至打樁區(qū)域，使樁錘與打樁點(diǎn)位對(duì)位的過程，一般通過操作人員依據(jù)施工圖及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷操作，其往往需要反復(fù)進(jìn)行多次調(diào)整，難以做到一次性精確對(duì)位打樁，影響施工進(jìn)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中打樁機(jī)的移動(dòng)及樁錘與打樁點(diǎn)位的對(duì)位的過程，一般通過操作人員依據(jù)施工圖及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷操作，需多次調(diào)整，難以做到一次性精確對(duì)位打樁，影響施工進(jìn)度的技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，包括以下步驟：

3、通過設(shè)置于打樁機(jī)上的接收機(jī)獲取衛(wèi)星數(shù)據(jù)，基于所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取打樁機(jī)的第一位置坐標(biāo)，所述第一位置坐標(biāo)位于大地坐標(biāo)系內(nèi)；

4、將所述第一位置坐標(biāo)自所述大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)移至工程坐標(biāo)系，以獲取第二位置坐標(biāo)；

5、基于所述第二位置坐標(biāo)及所述接收機(jī)于車體坐標(biāo)系內(nèi)的接收機(jī)位置坐標(biāo)，確定樁錘的樁心坐標(biāo)；

6、獲取與施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的施工圖數(shù)據(jù)，自所述施工圖數(shù)據(jù)中獲取樁點(diǎn)數(shù)據(jù)，基于所述樁心坐標(biāo)及所述樁點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建移動(dòng)線路，以使所述樁錘的樁心與樁點(diǎn)對(duì)位；

7、當(dāng)所述樁心與所述樁點(diǎn)對(duì)位時(shí)，持續(xù)獲取所述樁錘的頂面高度，以完成打樁。

8、進(jìn)一步地，所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)包括軌道參數(shù)、觀測(cè)時(shí)刻、衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星偽距觀測(cè)值及基站偽距測(cè)量改正值。

9、進(jìn)一步地，所述基于所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取打樁機(jī)的第一位置坐標(biāo)的步驟包括：

10、通過所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取若干個(gè)衛(wèi)星坐標(biāo)，基于若干個(gè)所述衛(wèi)星坐標(biāo)獲取若干個(gè)衛(wèi)星偽距測(cè)量單差分觀測(cè)值，對(duì)所述衛(wèi)星偽距測(cè)量單差分觀測(cè)值進(jìn)行誤差修正，以獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量單差分修正值；

11、通過所述衛(wèi)星偽距測(cè)量單差分修正值構(gòu)建自適應(yīng)權(quán)重矩陣，并通過所述衛(wèi)星坐標(biāo)及所述衛(wèi)星偽距測(cè)量單差分修正值獲取打樁機(jī)的初始位置坐標(biāo)；

12、基于所述自適應(yīng)權(quán)重矩陣對(duì)所述初始位置坐標(biāo)進(jìn)行迭代優(yōu)化，以獲取第一位置坐標(biāo)。

13、進(jìn)一步地，所述將所述第一位置坐標(biāo)自所述大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)移至工程坐標(biāo)系，以獲取第二位置坐標(biāo)的步驟包括：

14、確定大地坐標(biāo)系的第一原點(diǎn)及工程坐標(biāo)系的第二原點(diǎn)，獲取所述第二原點(diǎn)于所述工程坐標(biāo)系內(nèi)的原始坐標(biāo)，并獲取所述第一原點(diǎn)于所述工程坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)換坐標(biāo)；

15、基于所述原始坐標(biāo)及所述轉(zhuǎn)換坐標(biāo)確定x向旋轉(zhuǎn)角、y向旋轉(zhuǎn)角及z向旋轉(zhuǎn)角；

16、通過所述轉(zhuǎn)換坐標(biāo)、所述x向旋轉(zhuǎn)角、所述y向旋轉(zhuǎn)角及所述z向旋轉(zhuǎn)角對(duì)所述第一位置坐標(biāo)進(jìn)行位置變化，以獲取第二位置坐標(biāo)。

17、進(jìn)一步地，所述基于所述第二位置坐標(biāo)及所述接收機(jī)于車體坐標(biāo)系內(nèi)的接收機(jī)位置坐標(biāo)，確定樁錘的樁心坐標(biāo)的步驟包括：

18、構(gòu)建所述打樁機(jī)的車體坐標(biāo)系，根據(jù)所述接收機(jī)及樁錘的設(shè)置位置獲取所述接收機(jī)的接收機(jī)位置坐標(biāo)及所述樁錘的樁心位置坐標(biāo)；

19、通過所述第二位置坐標(biāo)及所述接收機(jī)位置坐標(biāo)確定調(diào)節(jié)參數(shù)；

20、基于所述調(diào)節(jié)參數(shù)及所述樁心位置坐標(biāo)獲取樁心坐標(biāo)。

21、進(jìn)一步地，所述持續(xù)獲取所述樁錘的頂面高度，以完成打樁的步驟包括：

22、記錄所述樁錘的頂面的初始高度，并持續(xù)獲取所述樁錘的頂面的實(shí)時(shí)高度；

23、基于所述初始高度及所述實(shí)時(shí)高度獲取打樁深度；

24、將所述打樁深度與預(yù)設(shè)深度進(jìn)行比對(duì)，以確定打樁是否完成。

25、進(jìn)一步地，在所述獲取與施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的施工圖數(shù)據(jù)，自所述施工圖數(shù)據(jù)中獲取樁點(diǎn)數(shù)據(jù)，基于所述樁心坐標(biāo)及所述樁點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建移動(dòng)線路，以使所述樁錘的樁心與樁點(diǎn)對(duì)位的步驟之后，還包括：

26、獲取所述樁心的樁心真實(shí)坐標(biāo)，將所述樁心真實(shí)坐標(biāo)與所述樁點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，以獲取校正參數(shù)，基于所述校正參數(shù)校正所述樁心。

27、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)，應(yīng)用于如上述技術(shù)方案中的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，所述系統(tǒng)包括：

28、獲取模塊，用于通過設(shè)置于打樁機(jī)上的接收機(jī)獲取衛(wèi)星數(shù)據(jù)，基于所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取打樁機(jī)的第一位置坐標(biāo)，所述第一位置坐標(biāo)位于大地坐標(biāo)系內(nèi)；

29、第一調(diào)整模塊，用于將所述第一位置坐標(biāo)自所述大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)移至工程坐標(biāo)系，以獲取第二位置坐標(biāo)；

30、第二調(diào)整模塊，用于基于所述第二位置坐標(biāo)及所述接收機(jī)于車體坐標(biāo)系內(nèi)的接收機(jī)位置坐標(biāo)，確定樁錘的樁心坐標(biāo)；

31、構(gòu)建模塊，用于獲取與施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的施工圖數(shù)據(jù)，自所述施工圖數(shù)據(jù)中獲取樁點(diǎn)數(shù)據(jù)，基于所述樁心坐標(biāo)及所述樁點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建移動(dòng)線路，以使所述樁錘的樁心與樁點(diǎn)對(duì)位；

32、監(jiān)測(cè)模塊，用于當(dāng)所述樁心與所述樁點(diǎn)對(duì)位時(shí)，持續(xù)獲取所述樁錘的頂面高度，以完成打樁。

33、第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述第一方面所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法。

34、第四方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述第一方面所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法。

35、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：通過所述接收機(jī)獲取所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并依次獲取所述第一位置坐標(biāo)、所述第二位置坐標(biāo)及所述樁心坐標(biāo)，基于北斗導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)了對(duì)所述打樁機(jī)的自動(dòng)定位，進(jìn)而自動(dòng)化、智能化的完成了施工路線規(guī)劃，其可一次性精確對(duì)位打樁，提高了施工效率；通過持續(xù)獲取所述樁錘的頂面高度，在自動(dòng)定位的基礎(chǔ)上，可自動(dòng)監(jiān)測(cè)打樁深度，進(jìn)一步提高施工效率，提升智能化程度；通過對(duì)所述衛(wèi)星偽距測(cè)量單差分觀測(cè)值進(jìn)行所述誤差修正，可有效的提高對(duì)所述打樁機(jī)的定位精度。

36、本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在以下附圖和描述中提出，以使本申請(qǐng)的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)更加簡(jiǎn)明易懂。

技術(shù)特征：

1.一種基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，其特征在于，所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)包括軌道參數(shù)、觀測(cè)時(shí)刻、衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星偽距觀測(cè)值及基站偽距測(cè)量改正值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，其特征在于，所述基于所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取打樁機(jī)的第一位置坐標(biāo)的步驟包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，其特征在于，所述將所述第一位置坐標(biāo)自所述大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)移至工程坐標(biāo)系，以獲取第二位置坐標(biāo)的步驟包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，其特征在于，所述基于所述第二位置坐標(biāo)及所述接收機(jī)于車體坐標(biāo)系內(nèi)的接收機(jī)位置坐標(biāo)，確定樁錘的樁心坐標(biāo)的步驟包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，其特征在于，所述持續(xù)獲取所述樁錘的頂面高度，以完成打樁的步驟包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，其特征在于，在所述獲取與施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的施工圖數(shù)據(jù)，自所述施工圖數(shù)據(jù)中獲取樁點(diǎn)數(shù)據(jù)，基于所述樁心坐標(biāo)及所述樁點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建移動(dòng)線路，以使所述樁錘的樁心與樁點(diǎn)對(duì)位的步驟之后，還包括：

8.一種基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)，應(yīng)用于如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

9.一種計(jì)算機(jī)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法。

10.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于北斗導(dǎo)航的打樁機(jī)自動(dòng)定位方法及系統(tǒng)，方法包括：通過接收機(jī)獲取衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲取打樁機(jī)的第一位置坐標(biāo)；將第一位置坐標(biāo)自大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)移至工程坐標(biāo)系，以獲取第二位置坐標(biāo)；基于第二位置坐標(biāo)及接收機(jī)于車體坐標(biāo)系內(nèi)的接收機(jī)位置坐標(biāo)，確定樁錘的樁心坐標(biāo)；獲取樁點(diǎn)數(shù)據(jù)，基于樁心坐標(biāo)及樁點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建移動(dòng)線路，以使樁錘的樁心與樁點(diǎn)對(duì)位；當(dāng)樁心與樁點(diǎn)對(duì)位時(shí)，持續(xù)獲取樁錘的頂面高度，以完成打樁。基于北斗導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)了對(duì)打樁機(jī)的自動(dòng)定位，進(jìn)而自動(dòng)化、智能化的完成了施工路線規(guī)劃，其可一次性精確對(duì)位打樁，提高了施工效率；在自動(dòng)定位的基礎(chǔ)上，可自動(dòng)監(jiān)測(cè)打樁深度，進(jìn)一步提高施工效率，提升智能化程度。

技術(shù)研發(fā)人員：李郴,王明剛,李歆瑤,劉福,樊東博,胡鵬,黃敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵四局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10