基于gnss-rtk和uwb融合定位的振捣检测方法及系统
阅读说明：本技术 基于gnss-rtk和uwb融合定位的振捣检测方法及系统 (Vibration detection method and system based on GNSS-RTK and UWB fusion positioning ) 是由 徐建江 冯奕 钟桂良 尹习双 刘金飞 王飞 钟维明 张志豪 瞿振寰 万甜 张竣朝 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及水利工程技术领域,本发明旨在解决现有的振捣质量控制容易出现漏振误判的问题,提出一种基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法,包括以下步骤：实时获取振捣设备的作业状态；当振捣设备处于振捣状态时,根据预设周期分别获取振捣设备的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标,并获取每个GNSS-RTK定位坐标对应的GNSS-RTK定位差分值；根据选取的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标生成振捣设备的定位坐标集合；根据所述定位坐标集合计算振捣点位坐标,根据所述振捣点位坐标确定振捣区域。本发明通过更完善、更精确的融合补偿定位的技术手段,提高了定位精度,避免出现漏振误判现象。(The invention relates to the technical field of hydraulic engineering, aims to solve the problem that the existing vibration quality control is easy to cause leakage vibration misjudgment, and provides a vibration detection method based on GNSS-RTK and UWB fusion positioning, which comprises the following steps: acquiring the operating state of the vibrating equipment in real time; when the vibrating equipment is in a vibrating state, respectively acquiring a GNSS-RTK positioning coordinate and a UWB positioning coordinate of the vibrating equipment according to a preset period, and acquiring a GNSS-RTK positioning differential value corresponding to each GNSS-RTK positioning coordinate; generating a positioning coordinate set of the vibrating equipment according to the selected GNSS-RTK positioning coordinate and the selected UWB positioning coordinate; and calculating the coordinates of the vibrating point location according to the positioning coordinate set, and determining a vibrating area according to the coordinates of the vibrating point location. The invention improves the positioning precision and avoids the phenomenon of false judgment of leakage vibration by more perfect and more accurate technical means of fusion compensation positioning.)
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，具体来说涉及一种振捣检测方法及系统。
背景技术
GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)，也称为全球导航卫星系统，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。
RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。
UWB(Ultra Wide Band，超宽带)技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，冲激脉冲具有很高的定位精度。UWB技术具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，超宽带无线电***可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级。
用混凝土拌合机拌和好的混凝土浇筑构件时，必须排除其中气泡，进行捣固，使混凝土密实结合，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，振捣指的是对卸入浇筑仓内的混凝土拌和物进行振动捣实的工序，以提高其强度，保证混凝土构件的质量。混凝土施工中，振捣是关系到混凝土建筑物质量的关键，若混凝土振捣不充分，可能造成混凝土内部孔隙过大、过多，影响混凝土强度。
传统的混凝土施工振捣质量控制通常采用施工员经验判断、仓面施工监理现场检测、及时与施工员沟通，或者利用基于GPS定位技术的分析软件实现仓面是否漏振的判断，来保证振捣质量。在高强度的仓面振捣施工活动中，一方面，由于疲劳、疏忽等人为原因及施工组织问题导致混凝土在振捣过程中无法保证混凝土振捣不出现局部漏振的现象，造成振捣质量不达标的问题；另一方面通过GPS定位技术无法满足高山峡谷遮挡、结构面复杂的作业面定位精度要求，无法保证位置信息采集的准确性，容易出现区域漏振误判情况，造成区域漏振或者过振的质量问题。
发明内容
本发明旨在解决现有的振捣质量控制容易出现漏振误判的问题，提出一种基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法及系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法，包括以下步骤：
步骤1.实时获取振捣设备的作业状态，所述作业状态至少包括：振捣状态和未振捣状态；
步骤2.当振捣设备处于振捣状态时，根据预设周期分别获取振捣设备的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标，并获取每个GNSS-RTK定位坐标对应的GNSS-RTK定位差分值；
步骤3.判断每个周期对应的GNSS-RTK定位差分值与预设值的大小，若某一周期对应的GNSS-RTK定位差分值大于或等于预设值，则选取该GNSS-RTK定位差分值对应的GNSS-RTK定位坐标，否则，选取该GNSS-RTK定位差分值对应周期的UWB定位坐标，根据选取的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标生成振捣设备的定位坐标集合；
步骤4.根据所述定位坐标集合计算振捣点位坐标，根据所述振捣点位坐标确定振捣区域。
作为进一步优化，步骤1中，所述获取振捣设备的作业状态包括：
通过电流传感器、振捣档位开关或液压传感器获取振捣设备的作业状态。
作为进一步优化，步骤3中，所述预设值为4。
作为进一步优化，步骤4中，所述根据定位坐标集合计算振捣点位坐标包括：
判断定位坐标集合中的GNSS-RTK定位坐标的数量是否大于零，若是，则对定位坐标集合中的GNSS-RTK定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标，否则，对定位坐标集合中的UWB定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标。
作为进一步优化，所述步骤4还包括：
绘制振捣质量图，将所述振捣点位坐标在振捣质量图中标记，根据振捣质量图确定振捣区域、漏振区域和欠振区域。
另一方面，本发明还提出一种基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测系统，包括：
获取单元，用于实时获取振捣设备的作业状态，所述作业状态至少包括：振捣状态和未振捣状态；
定位单元，用于当振捣设备处于振捣状态时，根据预设周期分别获取振捣设备的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标，并获取每个GNSS-RTK定位坐标对应的GNSS-RTK定位差分值；
判断单元，用于判断每个周期对应的GNSS-RTK定位差分值与预设值的大小，若某一周期对应的GNSS-RTK定位差分值大于或等于预设值，则选取该GNSS-RTK定位差分值对应的GNSS-RTK定位坐标，否则，选取该GNSS-RTK定位差分值对应周期的UWB定位坐标，根据选取的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标生成振捣设备的定位坐标集合；
计算单元，用于根据所述定位坐标集合计算振捣点位坐标，根据所述振捣点位坐标确定振捣区域。
作为进一步优化，所述获取单元为电流传感器、振捣档位开关或液压传感器。
作为进一步优化，所述预设值为4。
作为进一步优化，所述计算单元还用于：判断定位坐标集合中的GNSS-RTK定位坐标的数量是否大于零，若是，则对定位坐标集合中的GNSS-RTK定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标，否则，对定位坐标集合中的UWB定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标。
作为进一步优化，还包括：绘制单元，用于绘制振捣质量图，将所述振捣点位坐标在振捣质量图中标记，根据振捣质量图确定振捣区域、漏振区域和欠振区域。
本发明的有益效果是：本发明所述的基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法及系统，结合振捣设备状态信息，对振捣设备进行高精度实时定位，对区域振捣漏振和欠振情况统计分析，通过更完善、更精确的融合补偿定位的技术手段，避免出现漏振误判现象，同时在发生漏振或欠振时，及时进行漏振或欠振预警和分析图像信息传输，避免振捣质量问题。
附图说明
图1为本发明实施例所述的基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所述的基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本发明所述的基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法，包括以下步骤：步骤1.实时获取振捣设备的作业状态，所述作业状态至少包括：振捣状态和未振捣状态；步骤2.当振捣设备处于振捣状态时，根据预设周期分别获取振捣设备的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标，并获取每个GNSS-RTK定位坐标对应的GNSS-RTK定位差分值；步骤3.判断每个周期对应的GNSS-RTK定位差分值与预设值的大小，若某一周期对应的GNSS-RTK定位差分值大于或等于预设值，则选取该GNSS-RTK定位差分值对应的GNSS-RTK定位坐标，否则，选取该GNSS-RTK定位差分值对应周期的UWB定位坐标，根据选取的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标生成振捣设备的定位坐标集合；步骤4.根据所述定位坐标集合计算振捣点位坐标，根据所述振捣点位坐标确定振捣区域。
当振捣设备处于振捣状态时，通过GNSS-RTK和UWB技术分别获取振捣设备的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标，其中，在获取GNSS-RTK定位坐标时，获取每个GNSS-RTK定位坐标对应的GNSS-RTK定位差分值，GNSS-RTK定位差分值用于表示定位精度，若GNSS-RTK定位差分值大于或等于预设值，则表示GNSS-RTK定位坐标定位精度较高，此时，用GNSS-RTK定位坐标，若GNSS-RTK定位差分值小于预设值，则表示GNSS-RTK定位坐标定位精度较低，此时选用UWB坐标，通过GNSS-RTK和UWB融合定位的方式，确定振捣点位坐标，进而确定振捣区域，实现对仓面漏振或欠振区域的检测。
实施例
本发明实施例所述的基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1.实时获取振捣设备的作业状态，所述作业状态至少包括：振捣状态和未振捣状态；
首先需要在振捣设备上安装振捣状态检测设备，振捣检测状态设备可以是电流传感器、振捣档位开关或液压传感器，振捣检测状态设备用于对振捣设备的作业状态N进行实时检测并生成检测信号，其中，N＝0时表示处于未振捣状态，N＝1时表示处于振捣状态。
步骤2.当振捣设备处于振捣状态时，根据预设周期分别获取振捣设备的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标，并获取每个GNSS-RTK定位坐标对应的GNSS-RTK定位差分值；
然后需要在振捣设备上安装定位设备，定位设备包括GNSS-RTK定位设备和UWB定位设备，记录上次作业状态为Ni-1，当前作业状态为Ni，当检测到振捣设备处于振捣状态，即作业状态Ni-1＝0且Ni＝1时，GNSS-RTK定位设备获取GNSS-RTK定位坐标及其对应的GNSS-RTK定位差分值Dif和UWB定位设备的UWB定位坐标。其中，预设周期可以是1秒。
步骤3.判断每个周期对应的GNSS-RTK定位差分值与预设值的大小，若某一周期对应的GNSS-RTK定位差分值大于或等于预设值，则选取该GNSS-RTK定位差分值对应的GNSS-RTK定位坐标，否则，选取该GNSS-RTK定位差分值对应周期的UWB定位坐标，根据选取的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标生成振捣设备的定位坐标集合；
具体而言，每个周期对应一个GNSS-RTK定位坐标、GNSS-RTK定位差分值和UWB定位坐标，判断每个周期对应的GNSS-RTK定位差分值与预设值的大小。其中，GNSS-RTK定位差分值Dif包括0、1、2、3、4和5，GNSS-RTK定位差分值Dif的数值越大表示定位精度越高，当某一周期对应的GNSS-RTK定位差分值Dif大于或等于预设值，如Dif≥4，即Dif＝5或者Dif＝4时，表示该周期对应的GNSS-RTK定位坐标定位精度较高，此时选用该周期对应的GNSS-RTK定位坐标，并将选取的GNSS-RTK定位坐标计入定位坐标集合NP中；当某一周期对应的GNSS-RTK定位差分值Dif小于预设值，如Dif＜4，即Dif！＝5或者Dif！＝4时，表示该周期对应的GNSS-RTK定位坐标定位精度较低，此时选用该周期对应的UWB定位坐标，并将选取的UWB定位坐标计入定位坐标集合NP中，定位坐标集合NP中包含了每个周期对应的定位坐标。
步骤4.根据所述定位坐标集合计算振捣点位坐标，根据所述振捣点位坐标确定振捣区域。
具体而言，在获取了预设时长的定位坐标后，将定位坐标集合NP中的定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标P，具体的，可以判断定位坐标集合NP中的GNSS-RTK定位坐标的数量是否大于零，若是，则对定位坐标集合NP中的GNSS-RTK定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标，否则，对定位坐标集合NP中的UWB定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标。计算得到振捣点位坐标P后，将该振捣点位坐标P计入区域振捣点位分析集合中，确定振捣区域，还可根据振捣点位坐标绘制振捣质量图，对区域存在的漏振或欠振进行标记，并发送至现场施工监理，提醒及时进行复振等补救措施。
基于上述技术方案，本发明实施例还提出一种基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测系统，如图2所示，包括：
获取单元，用于实时获取振捣设备的作业状态，所述作业状态至少包括：振捣状态和未振捣状态；
定位单元，用于当振捣设备处于振捣状态时，根据预设周期分别获取振捣设备的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标，并获取每个GNSS-RTK定位坐标对应的GNSS-RTK定位差分值；
判断单元，用于判断每个周期对应的GNSS-RTK定位差分值与预设值的大小，若某一周期对应的GNSS-RTK定位差分值大于或等于预设值，则选取该GNSS-RTK定位差分值对应的GNSS-RTK定位坐标，否则，选取该GNSS-RTK定位差分值对应周期的UWB定位坐标，根据选取的GNSS-RTK定位坐标和UWB定位坐标生成振捣设备的定位坐标集合；
计算单元，用于根据所述定位坐标集合计算振捣点位坐标，根据所述振捣点位坐标确定振捣区域。
可选的，所述获取单元为电流传感器、振捣档位开关或液压传感器。
可选的，所述预设值为4。
可选的，所述计算单元还用于：判断定位坐标集合中的GNSS-RTK定位坐标的数量是否大于零，若是，则对定位坐标集合中的GNSS-RTK定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标，否则，对定位坐标集合中的UWB定位坐标进行拟合得到振捣点位坐标。
可选的，还包括：绘制单元，用于绘制振捣质量图，将所述振捣点位坐标在振捣质量图中标记，根据振捣质量图确定振捣区域、漏振区域和欠振区域。
可以理解，由于本发明实施例所述的基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测系统是用于实现实施例所述基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法的系统，对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的较为简单，相关之处参见方法的部分说明即可。由于上述基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法能够避免出现漏振误判现象，因此，实现上述基于GNSS-RTK和UWB融合定位的振捣检测方法的系统同样能够避免出现漏振误判现象。