CN111519482B - 一种铺轨机的导航控制方法、铺轨机及铺轨机系统 - Google Patents

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CN111519482B CN202010360007.XA CN202010360007A CN111519482B CN 111519482 B CN111519482 B CN 111519482B CN 202010360007 A CN202010360007 A CN 202010360007A CN 111519482 B CN111519482 B CN 111519482B
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Abstract

本发明提供了一种铺轨机的导航控制方法、铺轨机及铺轨机系统,所述铺轨机的导航控制方法包括:获取铺轨机的实时平面坐标,以及获取预设规划路径中靠近所述实时平面坐标的两个相邻虚拟坐标点坐标;根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对预设规划路径的偏移情况;根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行。本发明的有益效果:能够提高铺轨机的导航运行精度,减少铺轨机在铺轨运行时出现误差。

Description

一种铺轨机的导航控制方法、铺轨机及铺轨机系统
技术领域
本发明涉及铺轨机技术领域,具体而言,涉及一种铺轨机的导航控制方法、铺轨机及铺轨机系统。
背景技术
铺轨机在布枕作业时,需要将枕木每隔一段距离放置在设计的铁道线路的道渣上,要求枕木的中心落在这条铁道线路中心线上,这就要求铺轨机沿着线路中心线走行。
传统铺轨机导航采用“巡线导航”方式,其方案是首先在铁道线路放置一条白色麻线作为引导线,该引导线和与线路的中心线近似重合,在铺轨机机头的中点位置放置一个摄像头对准这条引导线,在铺轨机走行的过程,通过图像识别技术计算机可以算出摄像头图像的中点离这条引导线的距离,从而间接地测量出了铺轨机机头偏离引导线的距离实现铺轨机的自动驾驶,但该方法在测量、人工放引导线的环节存在一定的误差,很难与铁路中心线完全吻合而且这种工艺费时费力。
发明内容
本发明解决的问题是如何提高铺轨机的导航运行精度,减少铺轨机在铺轨运行时出现误差。
为解决上述问题,本发明提供一种铺轨机的导航控制方法,包括:
获取铺轨机的实时平面坐标,以及获取预设规划路径中靠近所述实时平面坐标的两个相邻虚拟坐标点坐标;
根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对所述预设规划路径的偏移情况;
根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行。
进一步地,所述偏移情况包括所述铺轨机的偏转角度和偏移距离,按所述铺轨机在所述预设规划路径中的运行先后顺序,令两个所述虚拟坐标点坐标分别为:(N1,E1) ,(N2,E2)
Figure 572442DEST_PATH_IMAGE002
Figure 744798DEST_PATH_IMAGE004
,令所述实时平面坐标为(Ni,Ei)
Figure 962152DEST_PATH_IMAGE006
,所述根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对所述预设规划路径的偏移情况包括:
根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标计算所述偏转角度,所述偏转角度的计算公式为:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000021
Figure 965880DEST_PATH_IMAGE008
根据所述两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标计算所述偏移距离,所述偏移距离的计算公式为:d =d1*sin(C)
Figure 813751DEST_PATH_IMAGE010
其中,d1为所述实时平面坐标与坐标(N1,E1)
Figure 66877DEST_PATH_IMAGE012
之间的距离,d1的计算公式为:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000022
Figure 291185DEST_PATH_IMAGE014
进一步地,所述根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行包括:
根据所述偏转角度确定所述铺轨机的偏转控制方向;
根据所述偏移距离计算所述铺轨机的偏转控制角度,所述偏转控制角度的计算公式为:α=k*d
Figure 87103DEST_PATH_IMAGE016
,其中,k为预设调节系数;
根据所述偏转控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径。
进一步地,所述根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行还包括:
判断所述偏转控制角度是否大于预设控制角度;
当所述偏转控制角度小于或等于所述预设控制角度时,根据所述偏转控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径;
当所述偏转控制角度大于所述预设控制角度时,根据所述预设控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径。
进一步地,所述获取铺轨机的实时平面坐标包括:
获取在所述铺轨机预设距离处的全站仪的平面坐标;
获取通过所述全站仪检测的所述全站仪距所述铺轨机上棱镜的实时距离,以及获取通过所述全站仪检测的所述棱镜朝向所述全站仪的方向在平面坐标系中的方向角;
根据所述方向角、所述实时距离、所述全站仪的平面坐标计算获取所述铺轨机的所述实时平面坐标。
进一步地,所述获取在所述铺轨机预设距离处的全站仪的平面坐标包括:
获取所述全站仪旁两个预设控制点的平面坐标;
根据两个所述预设控制点的平面坐标计算所述全站仪的平面坐标。
进一步地,令两个所述预设控制点的平面坐标分别为(x1,y1)
Figure 168192DEST_PATH_IMAGE018
,(x2,y2)
Figure 315139DEST_PATH_IMAGE020
,所述根据两个所述预设控制点的平面坐标计算所述全站仪的平面坐标包括:
通过所述全站仪获取所述全站仪分别距两个所述预设控制点之间的距离,以及通过所述全站仪获取所述全站仪分别朝向两个所述预设控制点方向之间的方向夹角;
根据所述方向夹角和所述全站仪分别距两个所述预设控制点之间的距离,计算两个所述预设控制点之间的距离,两个所述预设控制点之间的距离公式为:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000041
Figure 343138DEST_PATH_IMAGE022
,其中,PA和PB分别为所述全站仪距两个所述预设控制点之间的距离,γ
Figure 55879DEST_PATH_IMAGE024
为所述方向夹角;
所述全站仪的平面坐标的横坐标的计算公式为:
Figure 245552DEST_PATH_IMAGE026
所述全站仪的平面坐标的纵坐标的计算公式为:
Figure 942113DEST_PATH_IMAGE028
本发明的有益效果:通过获取的铺轨机的实时平面坐标,以及获取的两个虚拟坐标点坐标,能够根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对预设规划路径的偏移情况,以此,在确定铺轨机偏移,且获得铺轨机的具体偏移情况时,能够通过反馈的结果,对铺轨机进行控制,以此能够实现铺轨机的自动导航,基于此,通过获得铺轨机的实时平面坐标,并与规划的预设规划路径中各个虚拟坐标点坐标进行对比,相较于传统采用图像识别等导航方式,能够使得铺轨机的导航运行更加精准,并且能够提高铺轨效率。
本发明还提出了一种铺轨机,包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器,所述计算机程序被所述处理器读取并运行时,实现上述所述的铺轨机的导航控制方法。
本发明的铺轨机与上述的铺轨机的导航控制方法相对于现有技术取得的有益效果相近似,在此不在赘述。
本发明还提出了一种铺轨机系统,包括上述所述的铺轨机以及设置于所述铺轨机预设距离处的全站仪,其中,所述铺轨机的头部中心处设置有棱镜。
进一步地,还包括无线通讯组件,所述无线通讯组件用于通信连接所述铺轨机和所述全站仪。
本发明的铺轨机系统与上述的铺轨机的导航控制方法相对于现有技术取得的有益效果相近似,在此不在赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中的铺轨机的导航控制方法的流程图;
图2为本发明实施例中的铺轨机的导航控制方法中铺轨机与预设规划路径出现偏移时的示意图;
图3为本发明实施例中的铺轨机的导航控制方法中全站仪、预设控制点、实时平面坐标的位置分布示意图;
图4为本发明实施例中的铺轨机的导航控制方法中,铺轨机在铺轨运行时的示意图。
附图标记说明:
1-铺轨机;2-棱镜;3-预设控制点;4-全站仪;5-无线通讯组件。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
参照图1所示,本发明提出了一种铺轨机的导航控制方法,包括:
S1 获取铺轨机的实时平面坐标,以及获取预设规划路径中靠近所述实时平面坐标的两个相邻虚拟坐标点坐标;
S2 根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对所述预设规划路径的偏移情况;
S3 根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行。
在相关技术中,传统铺轨机导航采用“巡线导航”方式,其方案是首先在铁道线路放置一条白色麻线作为引导线,该引导线和与线路的中心线近似重合,在铺轨机机头的中点位置放置一个摄像头对准这条引导线,在铺轨机走行的过程,通过图像识别技术计算机可以算出摄像头图像的中点离这条引导线的距离,从而间接地测量出了铺轨机机头偏离引导线的距离实现铺轨机的自动驾驶,但该方法在测量、人工放引导线的环节存在一定的误差,很难与铁路中心线完全吻合而且这种工艺费时费力。
本发明的实施例中,在进行铺轨机的导航控制运行时,通过获取铺轨机运行的实时平面坐标进行定位,以此判断铺轨机在运行时是否与预设规划路径出现偏移,其中,预设规划路径为根据人为构造设置,铺轨机在预设规划路径中进行运行,并同时进行铺轨操作,其中,预设规划路径可构建于CGCS2000坐标系(2000国家大地坐标系)内,在该坐标系中,测量坐标系的横轴方向为西至东方向,纵轴方向为南至北方向,基于此,在本实施例中,N指北坐标,E指东坐标,具体地,即在铺轨机所运行的平面内构建该坐标系,预设规划路径即包括若干个依次相邻的点坐标,该点坐标即所述虚拟坐标点坐标,铺轨机的运行过程即在预设规划路径中,从起始点坐标依次到达下一点坐标,最终到达终点坐标的过程,此时在获取铺轨机的实时平面坐标后,并依照该实时平面坐标,能够获得预设规划路径中靠近所述实时平面坐标的两个相邻虚拟坐标点坐标,参照图2中,M点为铺轨机的实时平面坐标,M1和M2为预设规划路径中靠近该实时平面坐标的两个相邻虚拟坐标点坐标,其中按所述铺轨机在所述预设规划路径中的运行先后顺序,两坐标点的先后顺序为M1、M2,在预计运行中,铺轨机应从M1点位置运行至M2点位置。
通过获取的铺轨机的实时平面坐标,以及获取的两个虚拟坐标点坐标,能够根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对预设规划路径的偏移情况,以此,在确定铺轨机偏移,且获得铺轨机的具体偏移情况时,能够通过反馈的结果,对铺轨机进行控制,以此能够实现铺轨机的自动导航,基于此,通过获得铺轨机的实时平面坐标,并与规划的预设规划路径中各个虚拟坐标点坐标进行对比,相较于传统采用图像识别等导航方式,能够使得铺轨机的导航运行更加精准,并且能够提高铺轨效率。
在本发明中,铺轨机的实时平面坐标的获取可采用卫星定位如差分卫星定位和/或全站仪等形式进行计算获取,可根据地理环境的不同,采取合适的定位方式,如在开阔地区,采用差分卫星定位形式准确获取实时平面坐标,在卫星定位环境较差区域,可采用全站仪等形式进行定位,以此通过不同的地理环境采取不同的定位方式,或多种定位方式的结合,使得铺轨机的自动控制运行更加合理。
在本发明的一个可选的实施例中,所述偏移情况包括所述铺轨机的偏转角度和偏移距离,按所述铺轨机在所述预设规划路径中的运行先后顺序,令两个所述虚拟坐标点坐标分别为:(N1,E1) ,(N2,E2)
Figure 508223DEST_PATH_IMAGE002
Figure 809891DEST_PATH_IMAGE004
,令所述实时平面坐标为(Ni,Ei)
Figure 904886DEST_PATH_IMAGE006
,所述根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对所述预设规划路径的偏移情况包括:
根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标计算所述偏转角度,所述偏转角度的计算公式为:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000071
Figure 292005DEST_PATH_IMAGE008
根据所述两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标计算所述偏移距离,所述偏移距离的计算公式为:d =d1*sin(C)
Figure 458544DEST_PATH_IMAGE010
其中,d1为所述实时平面坐标与坐标(N1,E1)
Figure 349140DEST_PATH_IMAGE012
之间的距离,d1的计算公式为:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000081
Figure 146195DEST_PATH_IMAGE014
参照图2中,在本实施例中,铺轨机相对预设规划路径的偏移情况包括所述铺轨机的偏转角度和偏移距离,其中偏转角度即铺轨机的实时坐标点与预设规划路径中坐标点M1(N1,E1)
Figure 286189DEST_PATH_IMAGE012
之间的连线与预设规划路径中两虚拟坐标点之间连线的夹角,本实施例中,在计算该偏转角度时,通过两虚拟坐标点的坐标以及去的实时平面坐标测得,其中,根据两虚拟坐标点的坐标能够获得预设规划路径在该两虚拟坐标点之间的路径在整个平面坐标系之间的方向角,即两虚拟坐标点之间的连线相对平面坐标系中横轴的夹角,具体即图2中夹角B,具体公式为:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000082
Figure 459682DEST_PATH_IMAGE030
,基于铺轨机的实时平面坐标以及坐标点M1(N1,E1)
Figure 204784DEST_PATH_IMAGE032
的坐标,即能够获得铺轨机的方向角,即实时平面坐标与虚拟坐标点M1之间连线的相对平面坐标系中横轴的夹角,具体即图2中夹角A,具体公式为:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000083
Figure 172740DEST_PATH_IMAGE034
,以此,根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标计算所述偏转角度,所述偏转角度的计算公式为:C=B-A,即:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000084
Figure 65609DEST_PATH_IMAGE008
;此时,根据铺轨机的实时平面坐标与虚拟坐标点(N1,E1) 的坐标
Figure 777213DEST_PATH_IMAGE036
之间的距离,以及该偏转角度C能够获得铺轨机相对于预设规划路径的偏转距离,即图2中的距离d,具体公式为d =d1*sin(C)
Figure 642401DEST_PATH_IMAGE010
,其中d1为实时平面坐标与虚拟坐标点(N1,E1) 的坐标
Figure 312417DEST_PATH_IMAGE036
之间的距离,可根据获取的实时平面坐标与虚拟坐标点(N1,E1)
Figure 895845DEST_PATH_IMAGE038
测得,以此即可通过获取的铺轨机的实时平面坐标与预设规划路径中的虚拟坐标点获得铺轨机的具体偏移情况,以此,能够根据该偏移情况,对铺轨机进行自动导航控制,通过偏移情况中偏移角度与偏移距离,能够使得自动导航控制更加准确。
其中,铺轨机的实时平面坐标通常为铺轨机车头的实时平面坐标,或也可通过实际情况进行选择,以使得对铺轨机的控制更加准确,更有效率。
在本发明的一个可选的实施例中,所述根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行包括:
根据所述偏转角度确定所述铺轨机的偏转控制方向;
根据所述偏移距离计算所述铺轨机的偏转控制角度,所述偏转控制角度的计算公式为:α=k*d
Figure 145561DEST_PATH_IMAGE016
,其中,k为预设调节系数;
根据所述偏转控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径。
在本实施例中,根据偏移情况控制铺轨机运行具体包括,根据偏转角度确定铺轨机的偏转控制方向,参照图2所示,在本实施例中,当偏转角度C大于0时,即可表明铺轨机向下侧偏移,基于平面坐标系以及铺轨机的运行空间,即表明铺轨机向右侧偏移,当偏转角度C小于0时,即表明铺轨机向上侧偏移,基于平面坐标系以及铺轨机的运行空间,即表明铺轨机向左侧偏移,当偏转角度等于0时,即表明铺轨机在预设规划路径中正常运行,未发生偏移,以此,当对应出现不同的偏转角度时,能够确定需要进行控制调节的方向,即所述铺轨机的偏转控制方向,以此在调节时,根据该偏转控制方向,能够实时的控制铺轨机向预设规划路径转向。
同时,在本实施例中,还根据偏移距离计算铺轨机的偏转控制角度,在铺轨机运行时,在同一偏转角度的方向上,铺轨机距离预设规划路径的偏移距离可能具有多种情况,若铺轨机与虚拟坐标点M1的距离较近,此时铺轨机的偏移距离通常较小,若铺轨机与虚拟坐标点M2的距离较近,此时铺轨机的偏移距离通常较大,基于此,通过偏移距离确定具体的偏转控制角度,以此保证对铺轨机进行准确的控制,其中偏转控制角度的计算公式为:α=k*d
Figure 865255DEST_PATH_IMAGE016
,k为设定的系数,可根据实际进行设定,其中铺轨机的偏移距离越大,控制调节的偏转控制角度越大,以使铺轨机的转向根据实际情况进行更准确有效的控制,此时根据所述偏转控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径,以使铺轨机能够顺利到达预设规划路径上,实现正常铺轨操作。
在本发明的一个可选的实施例中,所述根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行还包括:
判断所述偏转控制角度是否大于预设控制角度;
当所述偏转控制角度小于或等于所述预设控制角度时,根据所述偏转控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径;
当所述偏转控制角度大于所述预设控制角度时,根据所述预设控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径。
在本实施例中,根据偏移情况控制铺轨机运行还包括,判断所计算获取的偏转控制角度是否大于预设控制角度,其中预设控制角度根据实际情况进行选择,本发明实施例中,根据实际操作测得较佳为5°,在所计算获取的偏转控制角度小于或等于该预设控制角度时,根据实际测得的偏转控制角度进行铺轨机的控制,以使得对铺轨机的控制更加灵活,当所计算获取的偏转控制角度大于该预设控制角度时,则表明该铺轨机运行出现了较大的偏移,但为保证铺轨机的调节更加合理,转向更加稳定安全,因此将铺轨机按照该预设控制角度进行转向调节,以防止铺轨机出现过多的转向操作,导致事故的产生,以此,根据该角度可通过多次的调节,配合多次的偏移情况检测,直至铺轨机转向至符合预设规划路径。
在本发明的一个可选的实施例中,通过全站仪获取铺轨机的实时平面坐标,具体即,所述通获取铺轨机的实时平面坐标包括:
获取在所述铺轨机预设距离处的全站仪的平面坐标;
获取通过所述全站仪检测的所述全站仪距所述铺轨机上棱镜的实时距离,以及获取通过所述全站仪检测的所述棱镜朝向所述全站仪的方向在平面坐标系中的方向角;
根据所述方向角、所述实时距离、所述全站仪的平面坐标计算获取所述铺轨机的所述实时平面坐标。
参照图3所示,在本实施例中,获取铺轨机的实时平面坐标基于架设的全站仪4进行获取,全站仪4是一种同时可以进行角度(水平角,垂直角)测量和距离(斜距,平距,高差)测量的测量仪器,通常可配合棱镜结构进行测量,且通常情况下,根据实际情况全站仪架设于铺轨机所运行的线路附近,并与铺轨机间隔预设距离设置本实施例中,参照图3,可在铺轨机1上的车头部位设置棱镜2以与全站仪4进行配合,从而在此基础上,测量获取棱镜2的实时平面坐标,即铺轨机1的坐标,其中,参照图4,其中铺轨机需获取的实时平面坐标为M(xm,ym)
Figure 175014DEST_PATH_IMAGE040
所获取的全站仪的平面坐标为P(xi,yi)
Figure 42476DEST_PATH_IMAGE042
,在获得铺轨机的实时平面坐标时,基于先获取全站仪的平面坐标P,以及接收的全站仪检测的所述全站仪距所述铺轨机上棱镜的实时距离,以及全站仪检测的所述棱镜朝向所述全站仪的方向在平面坐标系中的方向角,即能够计算获得铺轨机的实时平面坐标,其实时平面坐标的横坐标计算公式为xm = xi-PM* cos α ,其实时平面坐标的纵坐标计算公式为ym = yi -PM*sin α 其中PM为全站仪测得的距铺轨机上棱镜的距离,α为方位角,具体参照图4中,即棱镜与全站仪的连线与平面坐标系横轴的夹角,可通过全站仪直接测量,以此基于全站仪检测的各个参数,具体可在铺轨机上设置相应的无限通讯组件对参数进行获取,从而能够实时,准确的计算获取铺轨机的实时坐标,其中全站仪的放置位置通常在预设规划路径附近,以方便与铺轨机上棱镜进行配合,以此,基于铺轨机进行实时平面坐标的获取,能够避免一定程度上地形对铺轨机实时平面坐标获取造成的影响,对于深山、隧道中,也能够获得较准确的参数,以此获取相应的实时平面坐标,使得铺轨机的自动导航控制更加准确。
其中全站仪的平面坐标可根据在设置全站仪时进行人工测得并录入,或可根据其它已知坐标点作为参照物,基于获取全站仪测得与参照物的距离,角度等参数,灵活的进行全站仪的设置以及测量获取,减少人工操作,提高效率。
在本发明的一个可选的实施例中,所述获取在所述铺轨机预设距离处的全站仪的平面坐标包括:
获取所述全站仪旁两个预设控制点的平面坐标;
根据两个所述预设控制点的平面坐标计算所述全站仪的平面坐标。
通常在铺轨机的运行线路上,会存在不同的预设控制点,这些预设控制点具有已知的平面坐标,在本实施例中,参照图4所示,在进行铺轨机1的实时平面坐标获取时,可直接获取靠近铺轨机位置在预设规划路径两侧的两个预设控制点3的坐标,即图4中A(x1,y1),B(x2,y2)
Figure 150743DEST_PATH_IMAGE018
Figure 443184DEST_PATH_IMAGE020
,以此,基于全站仪4,以及该预设控制点3已知坐标,在设置全站仪4时,不需要进行过多人工测量,而可根据全站仪4测量相应的参数,结合已知坐标进行全站仪4坐标的获取,进而在进行铺轨机的导航控制时,能够对铺轨机的实时平面坐标进行控制,在铺轨机的运行过程中,能够根据实际情况,灵活对全站仪进行位置调整,以此提高铺轨机的运行效率和准确性。
在本发明的一个可选的实施例中,令两个所述预设控制点的平面坐标分别为(x1,y1) ,(x2,y2)
Figure 831440DEST_PATH_IMAGE018
Figure 525726DEST_PATH_IMAGE020
,所述根据两个所述预设控制点的平面坐标计算所述全站仪的平面坐标包括:
通过所述全站仪获取所述全站仪分别距两个所述预设控制点之间的距离,以及通过所述全站仪获取所述全站仪分别朝向两个所述预设控制点方向之间的方向夹角;
根据所述方向夹角和所述全站仪分别距两个所述预设控制点之间的距离,计算两个所述预设控制点之间的距离,两个所述预设控制点之间的距离公式为:
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000131
Figure 177288DEST_PATH_IMAGE022
,其中,PA和PB分别为所述全站仪距两个所述预设控制点之间的距离,γ
Figure 19342DEST_PATH_IMAGE024
为所述方向夹角;
所述全站仪的平面坐标的横坐标的计算公式为:
Figure 414551DEST_PATH_IMAGE026
所述全站仪的平面坐标的纵坐标的计算公式为:
Figure 963344DEST_PATH_IMAGE028
在本实施例中,参照图4所示,所述根据两个所述预设控制点的平面坐标计算所述全站仪的平面坐标包括根据所述全站仪获取所述全站仪分别距两个所述预设控制点之间的距离,以及根据所述全站仪获取所述全站仪朝向两个所述预设控制点两个方向之间的方向夹角,其中根据全站仪的功能,能够获得朝向两个预设控制点两个方向之间的方向夹角,即全站仪与各预设控制点之间连线的夹角,参照图4中γ
Figure 785807DEST_PATH_IMAGE024
,以此,基于该方向夹角以及获取的预设控制点与全站仪之间的距离,能够测得两个预设控制点之间的距离,即AB=
Figure DEST_PATH_BDA0002474673610000134
Figure 52840DEST_PATH_IMAGE048
,以此,基于该计算的距离,以及全站仪获取的各个距离参数,以及已知的预设控制点的坐标,能够获得全站仪的横坐标为:
Figure 251740DEST_PATH_IMAGE026
相应地,获得全站仪的纵坐标为:
Figure 186198DEST_PATH_IMAGE028
;基于此,通过计算获得全站仪的横纵坐标,能够计算获得铺轨机的实时平面坐标,从而能够更准确的依据铺轨机的实时平面坐标,进行铺轨机的自动导航控制。
本发明还提出了一种铺轨机,包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器,所述计算机程序被所述处理器读取并运行时,实现上述的铺轨机的导航控制方法。
本发明的铺轨机,通过全站仪获取的铺轨机的实时平面坐标,以及获取的两个虚拟坐标点坐标,能够根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对预设规划路径的偏移情况,以此,在确定铺轨机偏移,且获得铺轨机的具体偏移情况时,能够通过反馈的结果,对铺轨机进行控制,以此能够实现铺轨机的自动导航,基于此,通过获得铺轨机的实时平面坐标,并与规划的预设规划路径中各个虚拟坐标点坐标进行对比,相较于传统采用图像识别等导航方式,能够使得铺轨机的导航运行更加精准,并且能够提高铺轨效率。
本发明还提出了一种铺轨机系统,包括上述所述的铺轨机以及设置于所述铺轨机预设距离处的全站仪,其中,所述铺轨机的头部中心处设置有棱镜。
本发明的铺轨机系统通过全站仪与棱镜配合获取铺轨机的实时平面坐标,以及获取的两个虚拟坐标点坐标,能够根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对预设规划路径的偏移情况,以此,在确定铺轨机偏移,且获得铺轨机的具体偏移情况时,能够通过反馈的结果,对铺轨机进行控制,以此能够实现铺轨机的自动导航,基于此,通过获得铺轨机的实时平面坐标,并与规划的预设规划路径中各个虚拟坐标点坐标进行对比,相较于传统采用图像识别等导航方式,能够使得铺轨机的导航运行更加精准,并且能够提高铺轨效率。
在本发明的一个可选的实施例中,还包括无线通讯组件,所述无线通讯组件用于通信连接所述铺轨机和所述全站仪
参照图3,在本发明的一个可选的实施例中,铺轨机系统包括铺轨机1和无线通讯组件5,所述无线通讯组件5用于通信连接全站仪4,以此铺轨机1在运行时能够实时接收全站仪4发送的无线信号,从而进行相关参数的获取,以方便用于进行铺轨机1的自动导航控制。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铺轨机的导航控制方法,其特征在于,包括:
获取铺轨机的实时平面坐标,以及获取预设规划路径中靠近所述实时平面坐标的两个相邻虚拟坐标点坐标;
根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对所述预设规划路径的偏移情况;
根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行,其中,所述偏移情况包括所述铺轨机的偏转角度和偏移距离,按所述铺轨机在所述预设规划路径中的运行先后顺序,令两个所述虚拟坐标点坐标分别为:(N1,E1) , (N2,E2) ,令所述实时平面坐标为(Ni,Ei) ,所述根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标获得所述铺轨机相对所述预设规划路径的偏移情况包括:
根据两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标计算所述偏转角度,所述偏转角度的计算公式为:
Figure DEST_PATH_FDA0003092688960000021
根据所述两个所述虚拟坐标点坐标以及所述实时平面坐标计算所述偏移距离,所述偏移距离的计算公式为:d = d1*sin(C) ;
其中,d1为所述实时平面坐标与坐标(N1,E1) 之间的距离,d1的计算公式为:
Figure DEST_PATH_FDA0003092688960000022
所述根据所述偏移情况控制所述铺轨机运行包括:
根据所述偏转角度确定所述铺轨机的偏转控制方向,其中,当所述偏转角度大于0时,表明所述铺轨机向右侧偏移,当所述偏转角度小于0时,表明所述铺轨机向左侧偏移,当所述偏转角度等于0时,即表明所述铺轨机在所述预设规划路径中正常运行;
根据所述偏移距离计算所述铺轨机的偏转控制角度,所述偏转控制角度的计算公式为:α=k*d,其中,k为预设调节系数;
当所述偏转控制角度小于或等于预设控制角度时,根据所述偏转控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径;
当所述偏转控制角度大于所述预设控制角度时,根据所述预设控制角度控制所述铺轨机朝向所述偏转控制方向转向,直至所述铺轨机的运行线路符合所述预设规划路径。
2.根据权利要求1所述的铺轨机的导航控制方法,其特征在于,所述获取铺轨机的实时平面坐标包括:
获取在所述铺轨机预设距离处的全站仪的平面坐标;
获取通过所述全站仪检测的所述全站仪距所述铺轨机上棱镜的实时距离,以及获取通过所述全站仪检测的所述棱镜朝向所述全站仪的方向在平面坐标系中的方向角;
根据所述方向角、所述实时距离、所述全站仪的平面坐标计算获取所述铺轨机的所述实时平面坐标。
3.根据权利要求2所述的铺轨机的导航控制方法,其特征在于,所述获取在所述铺轨机预设距离处的全站仪的平面坐标包括:
获取所述全站仪旁两个预设控制点的平面坐标;
根据两个所述预设控制点的平面坐标计算所述全站仪的平面坐标。
4.根据权利要求3所述的铺轨机的导航控制方法,其特征在于,令两个所述预设控制点的平面坐标分别为(x1,y1) , (x2,y2) ,所述根据两个所述预设控制点的平面坐标计算所述全站仪的平面坐标包括:
通过所述全站仪获取所述全站仪分别距两个所述预设控制点之间的距离,以及通过所述全站仪获取所述全站仪分别朝向两个所述预设控制点方向之间的方向夹角;
根据所述方向夹角和所述全站仪分别距两个所述预设控制点之间的距离,计算两个所述预设控制点之间的距离,两个所述预设控制点之间的距离公式为:
Figure DEST_PATH_FDA0003092688960000031
其中,PA和PB分别为所述全站仪距两个所述预设控制点之间的距离,γ 为所述方向夹角;
所述全站仪的平面坐标的横坐标的计算公式为:
Figure DEST_PATH_IMAGE022
所述全站仪的平面坐标的纵坐标的计算公式为:
Figure DEST_PATH_IMAGE024
5.一种铺轨机,其特征在于,包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器,所述计算机程序被所述处理器读取并运行时,实现如权利要求1-4任一所述的铺轨机的导航控制方法。
6.一种铺轨机系统,其特征在于,包括如权利要求5所述的铺轨机以及设置于所述铺轨机预设距离处的全站仪,其中,所述铺轨机的头部中心处设置有棱镜。
7.根据权利要求6所述的铺轨机系统,其特征在于,还包括无线通讯组件,所述无线通讯组件用于通信连接所述铺轨机和所述全站仪。
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