阅读说明：本技术 一种基于北斗rtk技术的双壁钢吊箱围堰实时定位方法 (Double-wall steel suspension box cofferdam real-time positioning method based on Beidou RTK technology ) 是由 赵健 安路明 任延龙 齐东建 王国强 安东省 严学开 王东波 程鹏 何峰 邓见佐 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于北斗RTK技术的双壁钢吊箱围堰实时定位方法。“北斗”导航系统是我国自主研发的卫星导航定位通信系统,实时动态载波相位差分技术(RTK技术)的出现与应用,使利用卫星实现精密测量成为可能。与传统仪器测绘相比,采用北斗RTK技术不仅具有对现场环境要求低、操作简便等优势,而且具有全天候、连续性、实时性的精密三维导航与定位能力。本发明将北斗RTK定位技术应用到双壁钢吊箱围堰浮运定位的施工过程中,实时提供围堰三维位置坐标,并自动成像到用户服务器终端设备,为围堰浮运过程调控和定位提供依据。本发明特别适用于台风区潮汐往复流条件下的围堰定位,成功解决了大型钢围堰在繁忙航道、水文条件变化频繁的潮汐水道中精确定位的难题,具有领先性和新颖性。(The invention discloses a double-wall steel suspension box cofferdam real-time positioning method based on the Beidou RTK technology. The Beidou navigation system is a satellite navigation positioning communication system independently developed in China, and the occurrence and application of a real-time dynamic carrier phase difference technology (RTK technology) enable the realization of precision measurement by using satellites to be possible. Compared with the traditional instrument surveying and mapping, the Beidou RTK technology has the advantages of low requirement on the site environment, simplicity and convenience in operation and the like, and has all-weather, continuous and real-time precise three-dimensional navigation and positioning capabilities. According to the invention, the Beidou RTK positioning technology is applied to the construction process of floating positioning of the double-wall steel suspension box cofferdam, the three-dimensional position coordinates of the cofferdam are provided in real time, and the three-dimensional position coordinates are automatically imaged to the user server terminal equipment, so that a basis is provided for regulating and positioning the floating process of the cofferdam. The method is particularly suitable for positioning the cofferdam in the typhoon area under the condition of tidal reciprocating flow, successfully solves the problem of accurate positioning of the large steel cofferdam in a busy channel and a tidal channel with frequent change of hydrological conditions, and has precedence and novelty.)

一种基于北斗RTK技术的双壁钢吊箱围堰实时定位方法

技术领域

本发明属于深水基础施工技术领域，具体涉及一种基于北斗RTK技术的双壁钢吊箱围堰实时定位方法。

背景技术

北斗卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的全球卫星导航定位系统。目前，该卫星系统已经覆盖整个亚太地区，可全天候为覆盖范围内的用户提供导航定位、授时及通信服务。预计到2020年共发射5颗静止轨道卫星及30颗非静止轨道卫星，从而实现全球范围覆盖。实时载波相位的差分定位技术的出现及日趋成熟，使得精密定位成为可能，精准的卫星实时差分定位技术目前受到人们的广泛关注。

近年来，我国桥梁建设事业正由桥梁大国转变为技术强国。在建及拟建的许多特大型桥梁，特别是跨江、跨海大桥，地理条件极为复杂，对施工工艺和精度提出了较高的要求，特别是在本实施例中，双壁钢围堰浮运就位河道水流湍急、潮汐往复流作用明显，且浮运线路位于繁忙航道上，因此要求实时监测围堰下水后的位置坐标，并迅速调控牵引就位。显然传统的测量手段已经很难满足本实施例的测控要求，探索一种新的测量控制方法就显的尤为重要。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的旨在提出一种基于北斗差分定位的双壁钢吊箱围堰实时定位方法，特别适用于水文条件恶劣的潮汐往复流作用下的双壁钢吊箱围堰的浮运实时定位方法。

为达到上述目的所采取的技术解决方案如下：

基于北斗差分定位的双壁钢吊箱围堰实时定位方法，其特征在于：在已知精确坐标的基准站点及围堰流动站点设置动态定位接收机，与空间北斗卫星进行实时动态信息交互，并采用载波相位差分技术，以获取围堰浮运过程中的精确位置坐标，从而对围堰的定位调控提供依据。

进一步所述，载波相位差分技术的原理为：在基准站点上安置一台接收机，对北斗卫星进行连续观测，并通过无线电传输设备实时地将载波相位修正量传送给流动站；流动站一方面通过接收机接收北斗卫星信号，同时还通过无线电接收设备接收基准站传送的载波相位修正量，然后根据相对定位原理，实时地对观测数据进行修正校核，并实时地以厘米级的精度将三维坐标传递给客户终端服务器。

进一步所述，已知精确坐标的基准站点作为差分定位的参考站点，应当设置在测量控制网中点位坐标相对精确的制高点上，且周围应视野开阔，周围无信号反射物。从而方便快速准确地传递载波相位修正信号。

进一步所述，动态定位接收机应设置在双壁钢吊箱围堰顶部的端头及两侧侧壁的跨中部位，从而通过三点定位实现对双壁钢围堰平面位置的精确定位跟踪。

进一步所述，在基准站点应同时设置校核处理器及校核发射器，校核处理器具有将北斗空间卫星定位坐标与基准站点精确位置坐标进行比对，得出载波相位修正量，并将校核结果通过发射器传递到设置在双壁钢围堰流动站点上的导航差分处理器。

进一步所述，导航差分处理器将修正校核后的流动站点的精确三维坐标通过数据发射器发送到具有三维坐标成像功能的客户终端服务器。

进一步所述，客户终端服务器将双壁钢吊箱围堰浮运过程中的实时动态位置通过三维数字成像技术显示在用户电脑上，并与预先设定的双壁钢围堰的最终位置进行位置偏差分析。通过位置偏差分析，当位置偏差大于规范允许偏差时，发出位置调控指令，指导围堰下一步浮运定位的方向。

进一步所述，根据调控指令，在浮运阶段采用在围堰前进方向设置主拖拉拖轮，堰尾设置顶推拖轮，两侧壁设置傍拖托轮，在精确定位阶段采用锚墩+定位船+重锚联合定位的方式，上游侧通过拉缆将围堰拉紧顶靠于靠墩上，以承受主水流方向的水流力，设置两组边缆调整围堰上游侧横向位置，并承受围堰横向风力和水流力；围堰下游侧设置尾部拉缆边锚和定位船，边锚可调整围堰下游侧横向位置，并承受围堰横向风力和水流力；尾部拉缆可调整围堰主水流方向位置，并承受尾锚水流力和预拉力。

进一步所述，循环定位调整双壁钢吊箱围堰的位置，直至位置偏差量分析结果小于规范允许偏差后，对双壁钢围堰插打定位钢护筒，最终实现动态高精度定位。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

1)本发明取代了传统的测量方法，将北斗RTK定位技术应用到双壁钢吊箱围堰浮运定位的施工过程中，实时提供围堰三维位置坐标，并自动成像到用户服务器终端设备，为围堰浮运过程调控和定位提供依据。

2)与传统测量相比，自动化程度高，大大减少野外作业时间和劳动强度；观测速度快，采用双频接收机，每5分钟采集一次位置信号，从而实现实时定位；应用载波相位差分技术对定位结果进行修正，消除绝大部分导航定位误差，定位精度高；采用围堰三点定位，并将精准位置坐标实时三维成像，可视化程度高，便于快速下达围堰牵引调控指令，大大缩短围堰定位时间。

附图说明

图1为本发明的实施例主要流程图；

图2为本发明RTK系统示意图；

图3为本发明实施例双壁钢吊箱围堰的浮运定位图示；

附图标记说明：

1-空间北斗卫星；2-数据链；3-流动站系统；4-双壁钢吊箱围堰；5-动态卫星定位接收器；6-基准站系统；7-静态卫星定位接收器；8-基准站点；9-用户终端系统；10-主拖拉托轮；11-顶推托轮；12-旁拖托轮；13-锚墩；14-定位船；15-重锚；16-拉缆；17-边缆；18-靠墩；19-钢护筒；20-锚链；21-锚绳；22-边缆收锚平台。

具体实施方式

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1至3所示：一种基于北斗RTK技术的双壁钢吊箱围堰实时定位方法，其中包括：基准站系统6、流动站系统3以及用户终端系统8组成。在已知精确坐标的基准站点及围堰流动站点设置卫星定位接收机5和7，与空间北斗卫星1通过数据链2进行实时动态信息交互，并采用载波相位差分技术，以获取围堰4浮运过程中的精确位置坐标，从而对围堰4的定位调控提供依据。

载波相位差分技术的原理为：在基准站点8上安置一台接收机7，对北斗卫星1进行连续观测，并通过无线电传输设备实时地将载波相位修正量通过数据链2传送给流动站3；流动站3一方面通过接收机5接收北斗卫星信号，同时还通过无线电接收设备接收基准站8传送的载波相位修正量，然后根据相对定位原理，实时地对观测数据进行修正校核，并实时地以厘米级的精度将三维坐标传递给客户终端服务器9。

已知精确坐标的基准站点8作为差分定位的参考站点，应当设置在测量控制网中点位坐标相对精确的制高点上，且周围应视野开阔，周围无信号反射物。基准点应距离双壁钢围堰4浮运路程较近，从而快速精准地传递载波相位修正信号到流动站点3。

动态定位接收机5应设置在双壁钢吊箱围堰4顶部的端头及两侧侧壁的跨中部位，从而通过三点定位实现对双壁钢围堰4平面位置的精确定位跟踪。

在基准站点8应同时设置校核处理器及校核发射器，校核处理器具有将北斗空间卫星定位坐标与基准站点精确位置坐标进行比对，得出载波相位修正量，并将校核结果通过发射器传递到设置在双壁钢围堰流动站点上的导航差分处理器。

导航差分处理器将修正校核后的流动站点的精确三维坐标通过数据发射器发送到具有三维坐标成像功能的客户终端服务器。

客户终端服务器9将双壁钢吊箱围堰4浮运过程中的实时动态位置通过三维数字成像技术显示在用户电脑上，并与预先设定的双壁钢围堰的最终位置进行位置偏差分析。

通过位置偏差分析，当位置偏差大于规范允许偏差时，发出位置调控指令，指导围堰4下一步浮运定位的方向。

根据调控指令，根据调控指令，在浮运阶段采用在围堰前进方向设置主拖拉拖轮10，堰尾设置顶推拖轮11，两侧壁设置傍拖托轮12，在精确定位阶段采用锚墩13+定位船14+重锚15联合定位的方式，上游侧通过拉缆16将围堰4拉紧顶靠于靠墩18上，以承受主水流方向的水流力，设置两组边缆17调整围堰4上游侧横向位置，并承受围堰4横向风力和水流力；围堰4下游侧设置尾部拉缆边锚13和定位船14，边锚15可调整围堰4下游侧横向位置，并承受围堰4横向风力和水流力；尾部拉缆16可调整围堰4主水流方向位置，并承受尾锚水流力和预拉力。

循环定位调整双壁钢吊箱围堰4的位置，直至位置偏差量分析结果小于规范允许偏差后，对双壁钢围堰插打定位钢护筒19，最终实现动态高精度定位。