一种基于GNSS的塔机吊钩定位方法
专利汇可以提供一种基于GNSS的塔机吊钩定位方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于GNSS的塔机吊钩 定位 方法，应用于建筑施工塔式 起重机 ，建筑施工塔式起重机包括：动 滑轮 、塔机吊钩以及用于连接动滑轮和塔机吊钩的吊绳段，动滑轮外罩设有 支撑 架，GNSS流动站设置于支撑架顶部，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GNSS流动站的天线 相位 中心三维空间坐标；步骤S2：根据GNSS流动站的天线相位中心三维空间坐标计算得到动滑轮中心的三维空间坐标；步骤S3：设置于吊绳段上的偏摆感应测量装置 跟踪 并测量吊绳段的偏摆参数；步骤S4：根据动滑轮中心的三维空间坐标和吊绳段的偏摆参数，计算得到塔机吊钩的三维空间坐标。能够精确定位塔机吊钩的 位置 。，下面是一种基于GNSS的塔机吊钩定位方法专利的具体信息内容。
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，(XG,YG,HG)为所述GNSS流动站的天线相位中心的三维空间坐标，(XN,YE,HU)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，(Xg,Yg,Hg)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。
5.如权利要求4所述的基于GNSS的塔机吊钩定位方法，其特征在于，所述步骤S3之后，还包括：
判断所述吊绳段偏摆角度β是否超出预警角度χ，若是，则发出用于提示暂停作业的报警信号。
6.如权利要求5所述的基于GNSS的塔机吊钩定位方法，其特征在于，所述吊绳段偏摆角度β和所述预警角度χ计算公式如下表示：
其中，R为所述激光信号发射器的水平面偏摆距离，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，c为所述水平圆型偏摆测量单元的半径。
一种基于GNSS的塔机吊钩定位方法
技术领域
背景技术
在吊钩上，若将定位装置直接安装在吊钩上，则不仅影响塔式起重机作业，而且在作业的过
程中容易将定位装置损坏。若吊钩受到碰撞或者风吹的影响发生摆动，而且在有些地点无
法进行测量时，现有的定位装置无法准确测量吊钩位置。
发明内容
架，所述GNSS流动站设置于所述支撑架顶部，所述方法包括：
流动站的厘米级天线相位中心三维空间坐标。
心三维空间坐标。
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。
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，且设置于所述
支撑架的底部，所述步骤S3包括：
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。
上方的动滑轮中心的三维空间坐标，根据设置于用于连接动滑轮和塔机吊钩的吊绳段上的
偏摆感应测量装置跟踪并测量吊绳段的偏摆参数，根据动滑轮中心的三维空间坐标和吊绳
段的偏摆参数，计算得到塔机吊钩的三维空间坐标，精确定位塔机吊钩的位置，避免由于吊
钩受到外力作用的影响发生摆动，导致无法测量塔基吊钩的位置。
方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。
具体实施方式
因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。
接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可
以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征
在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第
二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第
一特征水平高度小于第二特征。
且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，
这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的
关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以
意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
筑施工塔式起重机包括：动滑轮20、塔机吊钩28以及用于连接动滑轮20和塔机吊钩28的吊
绳段27，动滑轮20外罩设有支撑架25，GNSS流动11站设置于支撑架25顶部，如图1所示，包括
如下步骤：
站11的个数不做具体限定，一个或者多个均在本发明实施例的保护范围内。
心的三维空间坐标。
置于支撑架25的底部的水平圆型偏摆测量单元12，水平圆型偏摆测量单元12的中心与吊绳
段27的首端连接。获取吊绳段27在摆动过程中在水平面偏摆角、竖直面的倾角以及水平面
偏摆距离，由于偏摆感应测量装置中包含的测量器件不同，吊绳段的偏摆参数获取以及计
算方法不同，均在本实施方式的保护范围内。
间坐标，根据设置于用于连接动滑轮20和塔机吊钩28的吊绳段27上的偏摆感应测量装置跟
踪并测量吊绳段的偏摆参数，根据动滑轮20中心的三维空间坐标和吊绳段的偏摆参数，计
算得到塔机吊钩28的三维空间坐标，精确定位塔机吊钩28的位置，避免由于塔机吊钩28受
到外力作用的影响发生摆动，导致无法测量塔机吊钩28的位置。
11的厘米级天线相位中心三维空间坐标。
的已知坐标点，可以是一个或多个，发送导航卫星间差分处理后的综合误差改正信号至建
筑施工塔式起重机上的GNSS流动站11，结合GNSS流动站11自身采集的导航卫星观测值和综
合误差改正信号计算得到GNSS流动站11的厘米级天线相位中心三维空间坐标。
维空间坐标。
计算出来的GNSS流动站11的天线相位中心三维空间坐标计算得到GNSS流动站11的厘米级
天线相位中心三维空间坐标。
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GNSS流动站11的天线几何中心到动滑轮20中心对应的顶部的垂高，r
为动滑轮20的半径。
长度l处，水平圆型偏摆测量单元12的中心与吊绳段27的首端连接，水平圆型偏摆测量单元
12设置于支撑架25的底部，步骤S3包括：
向上发送激光信号。
偏摆测量单元12的方向设为H轴。水平面偏摆角α是指从X轴逆时针旋转至OS连线而得到的
角度，水平面偏摆距离R是指OS连线的长度。
动滑轮20的半径，H2为动滑轮20中心对应的底部到水平圆型偏摆测量单元的垂高，α、R分别
为激光信号发射器13的水平面偏摆角和水平面偏摆距离。吊绳段27首端是指第二吊绳段上
与水平圆型偏摆测量单元12连接的一端。
上与水平圆型偏摆测量单元12连接的一端。
24、与移动小车24连接的连接绳26、吊绳段27、位于连接绳26和吊绳段27之间的动滑轮20、
设置在吊绳段27末端的吊钩28。如图3所示，动滑轮20的外部罩设有支撑架25，其中，支撑架
25包括筒型结构17，筒型结构17的顶部连接有上支撑部14，筒型结构17的底部连接有下支
撑部15，支撑架25通过两侧的通孔10连接于动滑轮20的中心固定轴16上，即中心固定轴16
的两端分别穿过筒型结构17侧壁上对称的通孔，将两个螺母分别旋转于中心固定轴16的两
端，进而与筒型结构17的外侧壁紧密贴合，保证支撑架25和动滑轮20固定。当然，筒型结构
17可以包括横截面为圆形、椭圆、矩形或正方形等，支撑架25与动滑轮20的固定方式包括但
不限于上述的可拆卸的连接方式，还可以包括固定连接方式，即动滑轮20的中心固定轴16
的两端分别与筒型结构17的相对的两内侧壁固定连接，均在本实施方式的保护范围内。均
在本实施方式的保护范围内。
14表面连接。GNSS流动站11包括导航定位装置和坐标计算装置，其中，导航定位装置用于采
集GNSS流动站自身的导航卫星观测值，坐标计算装置用于根据GNSS导航卫星定位信号计算
GNSS流动站11的天线相位中心三维空间坐标。需要指出的是，GNSS流动站11的个数不做具
体限定，一个或者多个均在本发明实施例的保护范围内。
撑架25中的下支撑部15固定连接。吊绳段的偏摆参数实际与激光信号发射器13的偏摆参数
含义相同，可以相互替换。
器13的偏摆参数，计算得到吊钩28的三维空间坐标。数据处理装置19可设置于远程的控制
中心，通过无线通信的方式接收数据。
时观察到报警信号，当然，警报装置18的安装位置包括但不限于上述地点，根据实际需求进
行调整，均在本实施例的保护范围内。报警装置18包括：用于根据报警信号发出鸣叫声的声
音报警器；以及用于根据报警信号发出闪烁灯光的灯光报警器。当然，报警装置18包括但不
限于上述两种报警器，还可以包括将声音与灯光结合的报警器等，均在本实施方式的保护
范围内。
这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保
护范围为准。
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