一種樁頂標(biāo)高的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及打粧船打粧技術(shù)，具體涉及打粧過程中粧頂標(biāo)高確定技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著GPS定位技術(shù)的發(fā)展，特別是GPS-RTK技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)不斷成熟，為解決 遠(yuǎn)距離打粧定位提供了新的研究方向。因此，基于GPS-RTK的打粧定位系統(tǒng)有了新的發(fā)展， 并在實(shí)際施工中進(jìn)行了長期的應(yīng)用?；贕PS-RTK的打粧定位系統(tǒng)，通常是通過集成2至 3臺(tái)GPS、傾斜儀、測(cè)距儀而成。在利用GPS對(duì)船體定位、傾斜儀定姿后，將船體前方的粧位 中心反算到工程坐標(biāo)系下。
[0003] 在各類基于GPS-RTK定位系統(tǒng)中，在確定粧頂標(biāo)高方面，主要有以下兩種方式：
[0004] 1.邵蔚的用磁編碼檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行粧頂標(biāo)高檢測(cè)?；捈苌喜堪惭b一個(gè)磁碼盤，替打 連接一根鋼絲繩，鋼絲繩繞磁碼盤后與配重相連。當(dāng)粧帽上下移動(dòng)時(shí)，磁碼盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，旁 邊的磁敏傳感器產(chǎn)生一系列脈沖信號(hào)，由單片機(jī)采集，處理并傳送至微機(jī)，經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)處理 獲得標(biāo)高。該方法雖然從原理上能夠?qū)崿F(xiàn)粧頂標(biāo)高的實(shí)時(shí)采集，但由于打粧時(shí)粧帽的震動(dòng) 性較大，每次打粧都是沖擊力瞬間作用于鋼絲繩上，這使得上部的磁編碼盤和鋼絲繩容易 損壞。
[0005] 2.黃劍波的采用高程比較法來實(shí)現(xiàn)。在粧架下龍口設(shè)置一水平橫絲，橫絲的實(shí)時(shí) 高程由GPS實(shí)時(shí)高來推算，觀測(cè)人員通過橫絲后的攝像頭觀看粧身畫線在橫絲上的讀數(shù)， 并輸入到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)計(jì)算粧頂標(biāo)高。該方法需要事先在粧身上進(jìn) 行刻劃，其刻劃一般只到分米級(jí)，精度不高，導(dǎo)致最終粧頂標(biāo)高的精度不高。
[0006] 國外在解決粧頂標(biāo)高的問題上，通過在打粧船粧頂安裝測(cè)距儀直接測(cè)量粧頂相對(duì) 于測(cè)距儀的位置，從而根據(jù)測(cè)距儀的實(shí)時(shí)標(biāo)高反算出粧頂標(biāo)高。這種方法對(duì)于液壓式的打 粧船較為適用，對(duì)于靠柴油機(jī)提供動(dòng)力打粧的打粧船，其粧架震動(dòng)較大，在粧架上安置儀器 容易損壞且維修不便，因此這種方法并不太適用于當(dāng)前靠柴油機(jī)提供動(dòng)力打粧的打粧船。 [0007] 為了有效的獲取標(biāo)高，目前生產(chǎn)單位的普遍做法是仍需一位測(cè)量人員在岸上架設(shè) 經(jīng)煒儀來控制標(biāo)高。測(cè)量人員在岸側(cè)控制標(biāo)高的方法存在下面幾個(gè)問題：
[0008] (1)測(cè)量人員在岸側(cè)控制標(biāo)高，需要具備一定的觀測(cè)條件。在觀測(cè)條件不好（雨， 霧，晚上），或者粧位離岸邊較遠(yuǎn)，則不能觀測(cè)。
[0009] (2)粧頂設(shè)計(jì)高度在水下時(shí)無法控制。在粧頂高度設(shè)計(jì)在水下時(shí)，或某一段時(shí)間內(nèi) 潮位較高，粧頂沒入水中時(shí)，通過岸上的測(cè)量人員無法觀測(cè)粧頂標(biāo)高。
[0010] (3)岸上控制點(diǎn)布設(shè)有要求。為能夠觀測(cè)到每根粧的停錘位置，一般要求測(cè)點(diǎn)要放 置在視野開闊的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對(duì)現(xiàn)有基于GPS-RTK定位系統(tǒng)中，在確定粧頂標(biāo)方面所存在的問題，本發(fā)明的 目的在于提供一種簡(jiǎn)單易行、實(shí)用性強(qiáng)、測(cè)量精度高的粧頂標(biāo)高的確定方法。
[0012] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0013] -種粧頂標(biāo)高的確定方法，該方法通過在粧架軌道上設(shè)置刻度，并以此來提取粧 頂標(biāo)尚。
[0014] 優(yōu)選的，所述方法利用粧架旋轉(zhuǎn)時(shí)固定的變化關(guān)系，建立粧架刻度值和其工程坐 標(biāo)系下的工程坐標(biāo)的雙向轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)該雙向轉(zhuǎn)換關(guān)系確定工程坐標(biāo)系下的粧頂標(biāo)高。
[0015] 優(yōu)選的，所述方法具體包括如下步驟：
[0016] (1)通過系統(tǒng)針對(duì)打粧船建立對(duì)應(yīng)的船固坐標(biāo)系；
[0017] (2)根據(jù)粧架與打粧船的位置關(guān)系，計(jì)算粧架與打粧船之間旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)在 船固坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)；根據(jù)測(cè)距儀與打粧船的位置關(guān)系，計(jì)算測(cè)距儀中心在船固坐標(biāo)系 中三維坐標(biāo)；
[0018] (3)在測(cè)距儀前方的粧架軌道上設(shè)置刻度，通過測(cè)距儀測(cè)量刻度與測(cè)距儀之間 的距離，并基于測(cè)距儀中心的三維坐標(biāo)，計(jì)算出刻度上各個(gè)刻度值在船固坐標(biāo)系中三維坐 標(biāo)；
[0019] (4)結(jié)合刻度值以及轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)在船固坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)，確定粧架旋轉(zhuǎn)軸中心點(diǎn) 的三維坐標(biāo)；
[0020] (5)根據(jù)粧架旋轉(zhuǎn)軸中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)、各個(gè)刻度值在船固坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)，建 立粧架上刻度值與工程坐標(biāo)系下的高程之間的關(guān)系模型，基于該關(guān)系模型建立起刻度值和 工程坐標(biāo)系下高程系統(tǒng)的一個(gè)轉(zhuǎn)換關(guān)系，以此實(shí)現(xiàn)粧架刻度值和其工程坐標(biāo)系下的工程坐 標(biāo)的雙向轉(zhuǎn)換。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟（5)中首先在直粧情況下，在刻度上找到和測(cè)距儀中心等高的B 點(diǎn)，以B點(diǎn)作為直粧情況下的基準(zhǔn)點(diǎn)，基于船固坐標(biāo)下測(cè)距儀紅外線打在粧架刻度上的高 度數(shù)值，即紅點(diǎn)高，和刻度值，將刻度尺上的各刻度值的對(duì)應(yīng)工程坐標(biāo)系下的高反算出來；
[0022] 接著，在仰粧或俯粧的情況下，根據(jù)粧架旋轉(zhuǎn)的角度，結(jié)合旋轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)的船固坐標(biāo) 和測(cè)距儀的船固坐標(biāo)，以及原直粧情況下的基準(zhǔn)點(diǎn)B的坐標(biāo)，可以計(jì)算出俯粧或仰粧情況 下，基準(zhǔn)點(diǎn)B向上或向下移動(dòng)的豎直距離；
[0023] 最后，再結(jié)合刻度值以及粧架旋轉(zhuǎn)的角度，確定其它刻度值的豎直高度，據(jù)此將紅 點(diǎn)高傳遞到粧架刻度上，建立粧架上刻度值與工程坐標(biāo)系下的高程之間的關(guān)系模型，基于 該關(guān)系模型建立起刻度值和工程坐標(biāo)系下高程系統(tǒng)的一個(gè)轉(zhuǎn)換關(guān)系，以此實(shí)現(xiàn)粧架刻度值 和其工程坐標(biāo)系下的工程坐標(biāo)的雙向轉(zhuǎn)換。
[0024] 優(yōu)選的，所述方法中還包括在粧架傾斜時(shí)，修正粧頂最低點(diǎn)和其對(duì)應(yīng)刻度之間的 間隙對(duì)粧頂標(biāo)高確定精確影響的步驟。
[0025] 優(yōu)選的，所述方法還包括修正打粧船船體傾斜對(duì)對(duì)粧頂標(biāo)高確定精確影響的步 驟。
[0026] 本發(fā)明利用在粧架的適當(dāng)位置做刻畫，通過替打或者粧錘的某個(gè)部分與刻劃的讀 數(shù)計(jì)算粧頂?shù)臉?biāo)高，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] (1)無需在粧身上進(jìn)行刻劃，減少粧身刻劃的工作量。
[0028] (2)測(cè)量精度高，由于本發(fā)明的刻劃是在粧架滑軌上，其與替打、粧錘的位置很近， 讀書能夠準(zhǔn)確，提尚了粧頂標(biāo)尚計(jì)算的精度。
[0029] (3)無論粧頂是否打到水中均能夠利用不同位置的刻劃計(jì)算粧頂標(biāo)高，適用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0030] 以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0031] 圖1為本發(fā)明實(shí)例中打粧船粧架結(jié)構(gòu)及刻度設(shè)置位置；
[0032] 圖2為本發(fā)明實(shí)例中各種姿態(tài)下基準(zhǔn)點(diǎn)變化圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明實(shí)例中仰粧時(shí)粧與刻度位置關(guān)系示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)例中俯粧時(shí)粧與刻度位置關(guān)系示意圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明實(shí)例中船體前傾示意圖；
[0036] 圖6為本發(fā)明實(shí)例船體后仰示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0038] 在確定粧頂標(biāo)高的過程中，打粧船上的參考基準(zhǔn)是測(cè)距儀紅外線打在粧架刻度上 的高度數(shù)值（以下簡(jiǎn)稱紅點(diǎn)高），無論是利用粧身刻度確定粧頂標(biāo)高還是采用滾輪傳感器 提取粧頂標(biāo)高，其參考基準(zhǔn)都是紅點(diǎn)高。如果粧架上的某些點(diǎn)相對(duì)于紅點(diǎn)（即測(cè)距儀紅外 線打在粧架刻度上的點(diǎn)）的相對(duì)高能實(shí)時(shí)的解算出來，則這些點(diǎn)也能作為粧頂標(biāo)高新的參 考點(diǎn)。
[0039] 在打粧過程中，為了將粧的俯仰角傾斜量調(diào)整到設(shè)計(jì)的位置，往往是通過調(diào)整粧 架的俯仰位置帶動(dòng)著粧俯仰到設(shè)計(jì)位置。相對(duì)于船體而言，粧架在前俯和后仰的變化過程 中往往是有著固定的運(yùn)動(dòng)軌跡，這其中有著一個(gè)確定不變的變化規(guī)律，這一規(guī)律和粧架的 結(jié)構(gòu)以及實(shí)際傾斜量密切相關(guān)。由于粧架是往復(fù)于同一軌跡上運(yùn)動(dòng)的，因此，給定一個(gè)粧架 傾斜量，粧架上各個(gè)固定點(diǎn)相對(duì)于紅點(diǎn)的相對(duì)高就確定不變，根據(jù)這些點(diǎn)相對(duì)于紅點(diǎn)的實(shí) 際幾何位置，則粧架上各固定點(diǎn)相對(duì)于紅點(diǎn)的相對(duì)高在粧架俯仰變化中就能夠解算出來， 如此就可以將紅點(diǎn)的參考標(biāo)準(zhǔn)延伸到粧架各固定點(diǎn)上，如果在粧架的合適位置作上一系列 的刻度，則就可將工程坐標(biāo)系中的紅點(diǎn)高程傳遞到該刻度上。在打粧過程中，粧頂運(yùn)動(dòng)到某 一刻度，則該刻度的對(duì)應(yīng)的工程系下的高程就為當(dāng)前的粧頂標(biāo)高；同樣，給定一設(shè)計(jì)粧頂標(biāo) 高，則可反算出對(duì)應(yīng)的刻度，當(dāng)粧頂運(yùn)動(dòng)到該刻度時(shí)即可停錘，結(jié)束打粧。
[0040] 基于上述原理，本發(fā)明通過在打粧船的粧架上設(shè)置刻度，再利用粧架的規(guī)律性的 變化來確定粧頂標(biāo)高。
[0041] 為此，本發(fā)明具體基于一測(cè)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)粧頂標(biāo)高的精確提取，該測(cè)量系統(tǒng)主要 包括傾斜儀和計(jì)算中心。