1.一种基于卫星定位的建筑塔机侧向垂直度自动化检测系统,包括:塔身检测参数获取单元,用于获取建筑塔机塔顶中心处的塔身GNSS检测站测得的各个检测历元的塔身北向坐标、塔身东向坐标和塔身高程;
实时偏心量计算单元,用于根据所述塔身检测参数获取单元获得的各个检测历元的塔身北向坐标、塔身东向坐标,确定塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量;
塔臂检测参数获取单元,用于获取建筑塔机塔臂上的塔臂GNSS检测站测得的各个检测历元的塔臂北向坐标、塔臂东向坐标和塔臂高程;
塔臂方位角确定单元,根据所述塔臂北向坐标、所述塔臂东向坐标以及所述塔身北向坐标、所述塔身东向坐标确定塔臂方位角;
塔身侧向垂直度确定单元,根据所述塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量和塔身高度,以及所述塔臂方位角,确定塔身侧向垂直度,其中,所述塔臂方位角确定单元如下地实时确定塔臂方位角:其中, 是所述塔臂方位角; 是塔身GNSS检测站在GNSS坐标系下的第n个检测历元的平面坐标, 是塔臂GNSS检测站在GNSS坐标系下的第n个检测历元的平面坐标,其中,所述塔身侧向垂直度确定单元如下地计算建筑塔机X轴向侧向垂直度:如果( 或 )
所述塔身侧向垂直度确定单元如下地计算建筑塔机Y轴向侧向垂直度:如果( 或 )
其中,
n n
(Δx ,Δy)是在GNSS坐标系下的所述塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量;
是在塔基平面坐标系下的所述塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量;
是在塔基平面坐标系下X轴侧向垂直度; 是在塔基平面坐标系下X轴侧向垂直度的倾斜角参数;是在塔基平面坐标系下Y轴侧向垂直度; 是在塔基平面坐标系下Y轴侧向垂直度的倾斜角参数; 为所述塔身GNSS检测站在第n个检测历元的塔身高程;Ho是建筑塔机的塔基中心位置在GNSS坐标系下的塔基高程,为已知量; 是建筑塔机在GNSS坐标系下的塔臂方位角;αt是建筑塔机在GNSS坐标系下的塔基坐落方位角;ε是塔臂摆臂处于X或Y轴向允许范围参数,可以根据实际情况进行设置,0°≤ε≤90°。
2.根据权利要求1所述的基于卫星定位的建筑塔机侧向垂直度自动化检测系统,其特征在于,所述塔身GNSS检测站测得的各个检测历元的塔身北向坐标、塔身东向坐标和塔身高程,以及所述塔臂GNSS检测站测得的各个检测历元的塔臂北向坐标、塔臂东向坐标和塔臂高程是在确定双差整周模糊度之后根据最小二乘参数估计原则来实时获得的。
3.根据权利要求1所述的基于卫星定位的建筑塔机侧向垂直度自动化检测系统,其特征在于,所述塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量如下地确定:n n
其中,(Δx ,Δy)是在GNSS坐标系下的所述塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量;(xo,yo)是建筑塔机的塔基中心位置在GNSS坐标系下的平面坐标,是预先已知的,为所述塔身GNSS检测站在第n个检测历元的平面坐标。
4.根据权利要求1所述的基于卫星定位的建筑塔机侧向垂直度自动化检测系统,其特征在于,
所述塔身侧向垂直度确定单元如下地计算建筑塔机X轴向侧向垂直度:如果( 或 )
所述塔身侧向垂直度确定单元如下地计算建筑塔机Y轴向侧向垂直度:如果( 或π)
其中,
n n
(Δx ,Δy)是在GNSS坐标系下的所述塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量;
是在塔基平面坐标系下的所述塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量;
是在塔基平面坐标系下X轴侧向垂直度; 是在塔基平面坐标系下X轴侧向垂直度的倾斜角参数; 是在塔基平面坐标系下Y轴侧向垂直度; 是在塔基平面坐标系下Y轴侧向垂直度的倾斜角参数; 为所述塔身GNSS检测站在第n个检测历元的塔身高程;Ho是建筑塔机的塔基中心位置在GNSS坐标系下的塔基高程,为已知量; 是建筑塔机在GNSS坐标系下的塔臂方位角;αt是建筑塔机在GNSS坐标系下的塔基坐落方位角。
5.根据权利要求1所述的基于卫星定位的建筑塔机侧向垂直度自动化检测系统,其特征在于,所述系统还包括塔身侧向倾斜角参数确定单元,用于定量确定建筑塔机塔身X轴或Y轴向侧向倾斜角参数的大小。
6.根据权利要求5所述的基于卫星定位的建筑塔机侧向垂直度自动化检测系统,其特征在于,
所述塔身侧向倾斜角参数确定单元如下地计算建筑塔机X轴向侧向倾斜角参数:所述塔身侧向倾斜角参数确定单元如下地计算建筑塔机Y轴向侧向倾斜角参数:其中, 表示在塔基平面坐标系下X轴向侧向垂直度对应的倾斜角参数; 表示在塔基平面坐标系下Y轴向侧向垂直度对应的倾斜角参数; 是在塔基平面坐标系下的所述塔身北向实时偏心量和塔身东向实时偏心量; 为所述塔身GNSS检测站在第n个检测历元的塔身高程;Ho是建筑塔机的塔基中心位置在GNSS坐标系下的塔基高程,为已知量。
7.根据权利要求1所述的基于卫星定位的建筑塔机侧向垂直度自动化检测系统,其特征在于,所述系统还包括预警单元,所述预警单元在塔身侧向垂直度大于预警阈值时进行预警提示,所述预警阈值如下地确定:I=0.4%×k
其中,k为预警系数,k=0.5~3,其中,所述塔身GNSS检测站和地面设置的基准站通信,并如下地获得所述塔身GNSS检测站的三维坐标及精度信息:
k
假设基准站和所述塔身GNSS检测站在某一检测历元同步观测的导航卫星数为n ,且以同步观测的导航卫星高度角最大的卫星k作为参考导航卫星,则针对施工现场短基线情况k
下列出n‑1个双差载波相位观测方程,其所对应的误差方程用矩阵形式表示为:式中,
1 2 k‑1 T
V=[v v…v ],
T
δXR=[δxR δyR δzR],式中T表示矩阵的转置,
T
一旦确定了双差整周模糊度 快速,则由最小二乘参数估计原则V PV=min,获得检测站的三维坐标及精度信息:
式中, 为所述塔身GNSS检测站单历元检测的参数估值及其协因数阵; 为所述塔身GNSS检测站的待估参数初值; 为所述塔身GNSS检测站单历元检测的参数改正数及其协因数阵;P为双差载波相位观测值的权矩阵,即:2
式中,σ为高精度载波相位观测值的单位权方差因子。