CN112835081B - 一种用于塔吊的智能控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于塔吊的智能控制方法，涉及塔吊控制技术领域；用于塔吊的智能控制方法包括：S1、获取待作业点的第一位置信息；S2、采用RTK双天线定姿法获取吊臂的姿态信息，并采用RTK双天线定位法获取载重小车的第二位置信息；S3、根据第一位置信息、姿态信息和第二位置信息将载重小车移动至待作业点的正上方；S4、获取吊钩与载重小车之间的第一距离信息；S5、根据第一距离信息、第一位置信息和第二位置信息计算吊钩与待作业点之间的第二距离信息，并根据第二距离信息将吊钩移动至待作业点；本发明还提出用于塔吊的智能控制系统，能够精确的将吊钩移动至待作业点，避免因人为操作失误造成的事故；同时，可以有效降低人力成本，提高生产效益。

Description

一种用于塔吊的智能控制方法及系统
技术领域
本发明涉及塔吊控制技术领域，尤其涉及一种用于塔吊的智能控制方法及系统。
背景技术
近年来，随着国家建筑产业的升级改造，装配式建筑得到了大力发展。由于装配式建筑预制部件的重量远高于传统建筑部件，对塔吊承重需求将提升，塔吊市场将迎来结构性调整。受益于此，塔吊的市场需求量将大幅提升。
目前，智能化、数字化等先进技术已经广泛应用于工程机械企业设备中，但在塔机领域的应用并没有系统化，我国的塔吊产品在智能化、数字化、安全性、可靠性等方面与发达国家相比，仍然存在较大的差距。塔吊机上主要的数字化应用装置为仅在驾驶室安装了监控显示屏能够实时观察吊钩附近的情况，远不能够满足塔吊机实现智能化的需求。同时，传统的塔吊机作业方式主要是通过操作员的目视以及两名现场指挥人员的指挥来实现方向和距离的确定，不仅工作效率和作业精度低下，且人力成本较高、安全隐患较大，严重依赖塔吊机操作人员的操作能力。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的至少一个技术问题，提供一种用于智能塔吊的控制方法及系统，提高塔吊的作业精度和效率。
本发明的实施例提供一种用于塔吊的智能控制方法，包括如下步骤：
S1、获取待作业点的第一位置信息；
S2、采用RTK双天线定姿法获取吊臂的姿态信息，并采用RTK双天线定位法获取载重小车的第二位置信息；
S3、根据所述第一位置信息、所述姿态信息和所述第二位置信息将所述载重小车移动至所述待作业点的正上方；
S4、获取吊钩与所述载重小车之间的第一距离信息；
S5、根据所述第一距离信息、第一位置信息和所述第二位置信息计算所述吊钩与所述待作业点之间的第二距离信息，并根据所述第二距离信息将所述吊钩移动至所述待作业点。
在一些优选地实施例中，采用所述RTK双天线定位法获取所述第二位置信息的具体方法如下：
T1、独立基准站播发差分数据；
T2、以GNSS主站天线作为流动站，同时接收相位观测数据和差分数据，通过实时动态载波相位差分定位技术得到GNSS主站天线的瞬时绝对位置；
T3、GNSS副站天线以GNSS主站天线作为基准站，获得GNSS副站天线相对于GNSS主站天线的位置信息，即所述第二位置信息。
在一些优选地实施例中，采用所述RTK双天线定姿法获取所述姿态信息的具体方法如下：
P1、采用相对定位载波相位测量法分别测量位于基线两端的GNSS主站天线和GNSS副站天线同一时刻接收到的第一GNSS载波信号相位和第二GNSS载波信号相位，并根据所述第一GNSS载波信号相位和所述第二GNSS载波信号相位计算所述GNSS主站天线和所述GNSS副站天线的GNSS载波信号相位差；
P2、根据所述GNSS载波信号相位差计算GNSS主站天线与GNSS副站天线构成的基线向量，并根据所述基线向量得到所述吊臂的姿态信息。
在一些更加优选地实施例中，所述GNSS载波信号相位差的计算方法如下：
GNSS主站天线和GNSS副站天线在相同时刻观测卫星，以波长为单位的GNSS主站天线和GNSS副站天线对卫星i的载波相位测量值
Figure BDA0002923818680000031
与
Figure BDA0002923818680000032
可分别表达成：
Figure BDA0002923818680000033
Figure BDA0002923818680000034
其中，λ为波长，
Figure BDA0002923818680000035
为卫星到GNSS主站天线的几何距离，
Figure BDA0002923818680000036
为GNSS主站天线的电离层延迟，
Figure BDA0002923818680000037
为GNSS主站天线的对流层延迟，f为频率，δtA为GNSS主站天线接收机的钟差，
Figure BDA0002923818680000038
为GNSS主站天线的整周模糊度，
Figure BDA0002923818680000039
为GNSS主站天线的残差，
Figure BDA00029238186800000310
为卫星到GNSS副站天线的几何距离，
Figure BDA00029238186800000311
为GNSS副站天线的电离层延迟，
Figure BDA00029238186800000312
为GNSS副天线的对流层延迟，δtB为GNSS副站天线接收机的钟差，
Figure BDA00029238186800000313
为GNSS副站天线的整周模糊度，
Figure BDA00029238186800000314
为GNSS副站天线的残差；
GNSS主站天线与GNSS副站天线之间对卫星i的单差载波相位测量值则为
Figure BDA00029238186800000315
Figure BDA00029238186800000316
将式(1)和式(2)分别代入式(3)，得到：
Figure BDA00029238186800000317
当基线距离≤100m时，式(4)可简化为：
Figure BDA00029238186800000318
同理可得所述GNSS主站天线与所述GNSS副站天线在同一时刻跟踪卫星j的单差载波相位测量值
Figure BDA0002923818680000041
Figure BDA0002923818680000042
将同一测量时刻的单差
Figure BDA0002923818680000043
和
Figure BDA0002923818680000044
作差，得到所述GNSS载波信号相位差
Figure BDA0002923818680000045
Figure BDA0002923818680000046
在一些更加优选地实施例中，所述基线向量的计算方法如下：
对于卫星i，由于GNSS主站天线与GNSS副站天线到卫星i的单差几何距离
Figure BDA0002923818680000047
等于GNSS主站天线到GNSS副站天线的基线向量DBA在GNSS主站天线对卫星i观测方向相反方向上投影的长度
Figure BDA0002923818680000048
可得：
Figure BDA0002923818680000049
同理，对于卫星j，可得：
Figure BDA00029238186800000410
将式(8)与式(9)作差，可得：
Figure BDA00029238186800000411
将式(10)带入式(7)，可得：
Figure BDA00029238186800000412
求得整周模糊度
Figure BDA00029238186800000413
并带入式(11)，得到基线向量DBA。
本发明还提出一种用于塔吊的智能控制系统，包括：
定姿定位模块，用于采用RTK双天线定姿法获取吊臂的姿态信息，并用于采用RTK双天线定位法获取载重小车的第二位置信息；
距离感知模块，用于获取吊钩与所述载重小车之间的第一距离信息；
智能终端模块，用于接收并根据待作业点的第一位置信息、所述姿态信息、所述第二位置信息和所述距离信息将所述吊钩依次移动至所述待作业点的正上方，还用于接收并根据所述第一距离信息、所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述吊钩与所述待作业点之间的第二距离信息，并根据所述第二距离信息将所述吊钩移动至所述待作业点。
在一些优选地实施例中，所述智能终端模块包括处理器；所述处理器分别与所述定姿定位模块和所述距离感知模块电性连接。
在一些更加优选地实施例中，所述定姿定位模块包括GNSS主站天线和GNSS副站天线；所述GNSS主站天线和所述GNSS副站天线分别与所述处理器电性连接。
在一些更加优选地实施例中，所述用于塔吊的智能控制系统还包括视频传输模块，用于获取所述吊钩周围的视频信息；所述智能终端模块还包括高清显示屏，用于接收并显示所述视频信息；所述视频传输模块与所述高清显示屏电性连接。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明中用于塔吊的智能控制方法，包括如下步骤：S1、获取待作业点的第一位置信息；S2、采用RTK双天线定姿法获取吊臂的姿态信息，并采用RTK双天线定位法获取载重小车的第二位置信息；S3、根据所述第一位置信息、所述姿态信息和所述第二位置信息将所述载重小车移动至所述待作业点的正上方；S4、获取吊钩与所述载重小车之间的第一距离信息；S5、根据所述第一距离信息、第一位置信息和所述第二位置信息计算所述吊钩与所述待作业点之间的第二距离信息，并根据所述第二距离信息将所述吊钩移动至所述待作业点；能够精确的将所述吊钩移动至所述待作业点，避免因人为操作失误造成的事故；同时，可以有效降低人力成本，提高生产效益。
附图说明
图1是本发明某一实施例中用于塔吊的智能控制方法的流程示意图。
图2是本发明某一实施例中用于塔吊的智能控制系统的使用状态示意图。
图3是图2中用于塔吊的智能控制系统的结构示意图。
其中，1、智能终端模块；2、吊臂；3、GNSS副站天线；4、GNSS主站天线；5、载重小车；6、距离感知模块；7、视频传输模块；8、吊钩；9、定姿定位模块；10、处理器；11、高清显示屏。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
参考图2和3，本实施例中用于塔吊的智能控制系统，包括：
定姿定位模块9，用于采用RTK双天线定姿法获取吊臂2的姿态信息，并用于采用RTK双天线定位法获取载重小车5的第二位置信息；
距离感知模块6，用于获取吊钩8与载重小车5之间的第一距离信息；
智能终端模块1，用于接收并根据待作业点的第一位置信息、所述姿态信息、所述第二位置信息和所述距离信息将吊钩8依次移动至所述待作业点的正上方，还用于接收并根据所述第一距离信息、所述第一位置信息和所述第二位置信息计算吊钩8与所述待作业点之间的第二距离信息，并根据所述第二距离信息将吊钩8移动至所述待作业点。
具体地，智能终端模块1包括处理器10；处理器10分别与定姿定位模块9和距离感知模块6电性连接；智能终端模块1还包括传输接口；距离感知模块6通过所述传输接口与处理器10电性连接。
智能终端模块1可以根据塔吊机驾驶室的实际情况进行安装，只需要保证和其他模块能够通过线缆连接，并保证操作员能够方便观看即可。
示例性地，距离感知模块6为若干个距离传感器的组合，安装在载重小车5的底部，位于吊钩8的正上方；距离感知模块6用于获取吊钩8与载重小车5之间的所述第一距离信息，并将所述第一距离信息传输给处理器10；当一个所述距离传感器足以满足获取吊钩8相对于载重小车5的所述第一距离信息时，安装一个即可；当安装一个所述距离传感器无法获取所述第一距离信息时，则需要安装多个所述距离传感器进行组合，以获取所述第一距离信息，距离感知模块6通过所述传输接口与处理器10电性连接，可以实时进行信号的传输。
需要说明的是，距离感知模块6的安装位置可以根据载重小车5下方的实际情况进行调整，只需保证能够准确获取吊钩8与载重小车5之间的所述第一距离信息即可。
具体地，定姿定位模块9包括GNSS主站天线4和GNSS副站天线3；GNSS主站天线4和GNSS副站天线3分别与处理器10电性连接；智能终端模块1还包括GNSS接收机卡板；处理器10通过所述GNSS接收机卡板分别与GNSS主站天线4和GNSS副站天线3电性连接。
在本实施例中，GNSS主站天线4安装在吊臂2的最远端；GNSS副站天线3安装在载重小车5的顶部；保证GNSS主站天线4和GNSS副站天线3构成的基线与吊臂2在同一方向上。
进一步地，所述用于塔吊的智能控制系统还包括视频传输模块7，用于获取吊钩8周围的视频信息；智能终端模块1还包括高清显示屏11，用于接收并显示所述视频信息；视频传输模块7与高清显示屏11电性连接；高清显示屏11上连接有视频接口；视频传输模块7通过所述视频接口与高清显示屏11电性连接；高清显示屏11还与处理器10电性连接，用于显示处理器10发出的指引信息。
示例性地，视频传输模块7为若干个摄像机的组合；视频传输模块7安装在吊钩8的上，用于获取吊钩8周围的视频信息；当安装一个所述摄像机足以满足拍摄整个吊钩8周围的情况时，安装一个即可；当安装一个所述摄像机无法获取吊钩8周围的完整视频信息时，则需要安装多个摄像机进行组合拍摄，以获取吊钩8周围的完整视频信息；视频传输模块7与高清显示屏11通过所述视频接口电性连接，可以实时进行信号的传输。
需要说明的是，视频传输模块7可以根据实际情况进行安装位置的调整，只需保证能够完整拍摄到吊钩8周围的环境即可。
作业过程中，所述各个模块将各种信息传输至智能终端模块1；智能终端模块1自动解算，实时将指引信息等显示在高清显示屏11上；作业人员仅需通过高清显示屏11的指引信息和实时画面进行作业，实现塔吊的智能化高精度的作业。
请参考图1，采用本实施例中用于塔吊的智能控制系统进行所述塔吊智能控制的方法，包括如下步骤：
S1、获取待作业点的第一位置信息；
在本实施例中，所述第一位置信息为所述待作业点的三维坐标，实际操作时，将所述待作业点的三维坐标输入至所述智能终端模块1即可。
S2、采用RTK双天线定姿法获取吊臂2的姿态信息，并采用RTK双天线定位法获取载重小车5的第二位置信息；
采用所述RTK双天线定位法获取所述第二位置信息的具体方法如下：
T1、独立基准站播发差分数据；
T2、以GNSS主站天线4作为流动站，同时接收相位观测数据和差分数据，通过实时动态载波相位差分定位技术得到GNSS主站天线4的瞬时绝对位置；
T3、GNSS副站天线3以GNSS主站天线4作为基准站，获得GNSS副站天线3相对于GNSS主站天线4的位置信息，即所述第二位置信息。
采用所述RTK双天线定姿法获取所述姿态信息的具体方法如下：
P1、采用相对定位载波相位测量法分别测量位于基线两端的GNSS主站天线4和GNSS副站天线3同一时刻接收到的第一GNSS载波信号相位和第二GNSS载波信号相位，并根据所述第一GNSS载波信号相位和所述第二GNSS载波信号相位计算GNSS主站天线4和GNSS副站天线3的GNSS载波信号相位差；
所述GNSS载波信号相位差的计算方法如下：
GNSS主站天线4和GNSS副站天线3在相同时刻观测卫星，以波长为单位的GNSS主站天线4和GNSS副站天线3对卫星i的载波相位测量值
Figure BDA0002923818680000091
与
Figure BDA0002923818680000092
可分别表达成：
Figure BDA0002923818680000093
Figure BDA0002923818680000094
其中，λ为波长，
Figure BDA0002923818680000095
为卫星到GNSS主站天线4的几何距离，
Figure BDA0002923818680000096
为GNSS主站天线4的电离层延迟，
Figure BDA0002923818680000097
为GNSS主站天线4的对流层延迟，f为频率，δtA为GNSS主站天线4接收机的钟差，
Figure BDA0002923818680000098
为GNSS主站天线4的整周模糊度，
Figure BDA0002923818680000099
为GNSS主站天线4的残差，
Figure BDA00029238186800000910
为卫星到GNSS副站天线3的几何距离，
Figure BDA00029238186800000911
为GNSS副站天线3的电离层延迟，
Figure BDA00029238186800000912
为GNSS副天线的对流层延迟，δtB为GNSS副站天线3接收机的钟差，
Figure BDA00029238186800000913
为GNSS副站天线3的整周模糊度，
Figure BDA00029238186800000914
为GNSS副站天线3的残差；
GNSS主站天线4与GNSS副站天线3之间对卫星i的单差载波相位测量值则为
Figure BDA0002923818680000101
Figure BDA0002923818680000102
将式(1)和式(2)分别代入式(3)，得到：
Figure BDA0002923818680000103
在GNSS主站天线4与GNSS副站天线3构成的基线的长度≤100m时，电离层延迟
Figure BDA0002923818680000104
和
Figure BDA0002923818680000105
接近于零；当GNSS主站天线4GNSS副站天线3处于同一高度时，对流层延迟
Figure BDA0002923818680000106
和
Figure BDA0002923818680000107
也接近于零；
所以，当基线距离≤100m时，式(4)可简化为：
Figure BDA0002923818680000108
同理可得GNSS主站天线4与GNSS副站天线3在同一时刻跟踪卫星j的单差载波相位测量值
Figure BDA0002923818680000109
Figure BDA00029238186800001010
将同一测量时刻的单差
Figure BDA00029238186800001011
和
Figure BDA00029238186800001012
作差，得到所述GNSS载波信号相位差
Figure BDA00029238186800001013
Figure BDA00029238186800001014
P2、根据所述GNSS载波信号相位差计算GNSS主站天线4与GNSS副站天线3构成的基线向量，并根据所述基线向量得到吊臂2的姿态信息；
所述基线向量的计算方法如下：
对于卫星i，由于GNSS主站天线4与GNSS副站天线3到卫星i的单差几何距离
Figure BDA00029238186800001015
等于GNSS主站天线4到GNSS副站天线3的基线向量DBA在GNSS主站天线4对卫星i观测方向相反方向上投影的长度
Figure BDA00029238186800001016
可得：
Figure BDA00029238186800001017
同理，对于卫星j，可得：
Figure BDA0002923818680000111
将式(8)与式(9)作差，可得：
Figure BDA0002923818680000112
将式(10)带入式(7)，可得：
Figure BDA0002923818680000113
求得整周模糊度
Figure BDA0002923818680000114
并带入式(11)，得到基线向量DBA。
S3、智能终端模块1根据所述第一位置信息、所述姿态信息和所述第二位置信息将载重小车5移动至所述待作业点的正上方；
在本实施例中，所述姿态信息为与吊臂2的方位角；所述第二位置信息为载重小车5的三维坐标；根据所述姿态信息和所述第一位置信息即可将所述吊臂2移动至所述待作业点的正上方，并根据所述第二位置信息将载重小车5移动至所述待作业点的正上方。
S4、通过距离感知模块6获取吊钩8与载重小车5之间的第一距离信息；
S5、根据所述第一距离信息、第一位置信息和所述第二位置信息计算吊钩8与所述待作业点之间的第二距离信息，并根据所述第二距离信息将所述吊钩8移动至所述待作业点。
所述第一距离信息为吊钩8与载重小车5之间的距离；根据所述第二位置信息、所述第一位置信息和所述第一距离信息即可计算出吊钩8与所述待作业点之间的第二距离信息，即吊钩8与所述待作业点之间的距离。
本实施例中用于塔吊的智能控制方法及系统的优点如下：
1、在常规吊臂2为50m的情况下，理论的定位精度能够达到20mm以下，定姿精度能够达到0.01°以下，足以应对塔吊机作业的绝大多数应用场景；
2、采用RTK双天线定姿法和RTK双天线定位法，仅需要一名塔吊机作业人员即可完成所述系统的操作，能够有效的降低人力成本；同时，能够极大的提高作业的精度、效率和安全性。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于塔吊的智能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取待作业点的第一位置信息；
S2、采用RTK双天线定姿法获取吊臂的姿态信息，并采用RTK双天线定位法获取载重小车的第二位置信息；
采用所述RTK双天线定位法获取所述第二位置信息的具体方法如下：
T1、独立基准站播发差分数据；
T2、以GNSS主站天线作为流动站，同时接收相位观测数据和差分数据，通过实时动态载波相位差分定位技术得到GNSS主站天线的瞬时绝对位置；
T3、GNSS副站天线以GNSS主站天线作为基准站，获得GNSS副站天线相对于GNSS主站天线的位置信息，即所述第二位置信息；
S3、根据所述第一位置信息、所述姿态信息和所述第二位置信息将所述载重小车移动至所述待作业点的正上方；
S4、获取吊钩与所述载重小车之间的第一距离信息；
S5、根据所述第一距离信息、第一位置信息和所述第二位置信息计算所述吊钩与所述待作业点之间的第二距离信息，并根据所述第二距离信息将所述吊钩移动至所述待作业点。
2.如权利要求1所述的用于塔吊的智能控制方法，其特征在于，采用所述RTK双天线定姿法获取所述姿态信息的具体方法如下：
P1、采用相对定位载波相位测量法分别测量位于基线两端的GNSS主站天线和GNSS副站天线同一时刻接收到的第一GNSS载波信号相位和第二GNSS载波信号相位，并根据所述第一GNSS载波信号相位和所述第二GNSS载波信号相位计算所述GNSS主站天线和所述GNSS副站天线的GNSS载波信号相位差；
P2、根据所述GNSS载波信号相位差计算GNSS主站天线与GNSS副站天线构成的基线向量，并根据所述基线向量得到所述吊臂的姿态信息。
3.如权利要求2所述的用于塔吊的智能控制方法，其特征在于，所述GNSS载波信号相位差的计算方法如下：
GNSS主站天线和GNSS副站天线在相同时刻观测卫星，以波长为单位的GNSS主站天线和GNSS副站天线对卫星i的载波相位测量值
Figure FDA0003797955830000021
与
Figure FDA0003797955830000022
可分别表达成：
Figure FDA0003797955830000023
Figure FDA0003797955830000024
其中，λ为波长，
Figure FDA0003797955830000025
为卫星到GNSS主站天线的几何距离，
Figure FDA0003797955830000026
为GNSS主站天线的电离层延迟，
Figure FDA0003797955830000027
为GNSS主站天线的对流层延迟，f为频率，δtA为GNSS主站天线接收机的钟差，
Figure FDA0003797955830000028
为GNSS主站天线的整周模糊度，
Figure FDA0003797955830000029
为GNSS主站天线的残差，
Figure FDA00037979558300000210
为卫星到GNSS副站天线的几何距离，
Figure FDA00037979558300000211
为GNSS副站天线的电离层延迟，
Figure FDA00037979558300000212
为GNSS副天线的对流层延迟，δtB为GNSS副站天线接收机的钟差，
Figure FDA00037979558300000213
为GNSS副站天线的整周模糊度，
Figure FDA00037979558300000214
为GNSS副站天线的残差；
GNSS主站天线与GNSS副站天线之间对卫星i的单差载波相位测量值则为
Figure FDA00037979558300000215
Figure FDA00037979558300000216
将式(1)和式(2)分别代入式(3)，得到：
Figure FDA00037979558300000217
当基线距离≤100m时，式(4)可简化为：
Figure FDA0003797955830000031
同理可得所述GNSS主站天线与所述GNSS副站天线在同一时刻跟踪卫星j的单差载波相位测量值
Figure FDA0003797955830000032
Figure FDA0003797955830000033
将同一测量时刻的单差
Figure FDA0003797955830000034
和
Figure FDA0003797955830000035
作差，得到所述GNSS载波信号相位差
Figure FDA0003797955830000036
Figure FDA0003797955830000037
4.如权利要求3所述的用于塔吊的智能控制方法，其特征在于，所述基线向量的计算方法如下：
对于卫星i，由于GNSS主站天线与GNSS副站天线到卫星i的单差几何距离
Figure FDA0003797955830000038
等于GNSS主站天线到GNSS副站天线的基线向量DBA在GNSS主站天线对卫星i观测方向相反方向上投影的长度
Figure FDA0003797955830000039
可得：
Figure FDA00037979558300000310
同理，对于卫星j，可得：
Figure FDA00037979558300000311
将式(8)与式(9)作差，可得：
Figure FDA00037979558300000312
将式(10)带入式(7)，可得：
Figure FDA00037979558300000313
求得整周模糊度
Figure FDA00037979558300000314
并带入式(11)，得到基线向量DBA。
5.一种用于塔吊的智能控制系统，其特征在于，包括：
定姿定位模块，用于采用RTK双天线定姿法获取吊臂的姿态信息，并用于采用RTK双天线定位法获取载重小车的第二位置信息；
距离感知模块，用于获取吊钩与所述载重小车之间的第一距离信息；
智能终端模块，用于接收并根据待作业点的第一位置信息、所述姿态信息、所述第二位置信息和所述距离信息将所述吊钩依次移动至所述待作业点的正上方，还用于接收并根据所述第一距离信息、所述第一位置信息和所述第二位置信息计算所述吊钩与所述待作业点之间的第二距离信息，并根据所述第二距离信息将所述吊钩移动至所述待作业点；
采用所述RTK双天线定位法获取所述第二位置信息的具体方法如下：
T1、独立基准站播发差分数据；
T2、以GNSS主站天线作为流动站，同时接收相位观测数据和差分数据，通过实时动态载波相位差分定位技术得到GNSS主站天线的瞬时绝对位置；
T3、GNSS副站天线以GNSS主站天线作为基准站，获得GNSS副站天线相对于GNSS主站天线的位置信息，即所述第二位置信息。
6.如权利要求5所述的用于塔吊的智能控制系统，其特征在于，所述智能终端模块包括处理器；所述处理器分别与所述定姿定位模块和所述距离感知模块电性连接。
7.如权利要求6所述的用于塔吊的智能控制系统，其特征在于，所述定姿定位模块包括GNSS主站天线和GNSS副站天线；所述GNSS主站天线和所述GNSS副站天线分别与所述处理器电性连接。
8.如权利要求6所述的用于塔吊的智能控制系统，其特征在于，还包括视频传输模块，用于获取所述吊钩周围的视频信息；所述智能终端模块还包括高清显示屏，用于接收并显示所述视频信息；所述视频传输模块与所述高清显示屏电性连接。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113532253B (zh) * 2021-07-27 2023-02-03 上海亥伯智能科技有限公司 重型吊车吊臂旁拉侧弯的检测方法及检测系统
CN113526349B (zh) * 2021-07-27 2022-06-17 上海亥伯智能科技有限公司 重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统
CN116605772B (zh) * 2023-07-20 2023-10-03 武汉大学 一种基于多集成系统的塔吊碰撞预警方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108190749A (zh) * 2018-03-27 2018-06-22 山东天星北斗信息科技有限公司 一种塔吊的远程控制装置、控制方法和智能塔吊
WO2019162839A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 Magellan Systems Japan, Inc. Spoofing detection in real time kinematic positioning
CN110986879A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 中国地质大学（北京） 一种电力线塔倾斜实时监测方法及系统
CN111559372A (zh) * 2020-05-20 2020-08-21 湖北亿咖通科技有限公司 一种泊车系统的车位检测性能的评价方法和电子设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107942345B (zh) * 2017-11-21 2019-09-10 北京建筑大学 精确定位吊钩位置的gnss双吊绳段建筑施工塔吊机
CN109095353A (zh) * 2018-06-12 2018-12-28 桂林电子科技大学 一种塔吊控制方法及系统
CN111392599B (zh) * 2020-03-05 2021-11-09 和芯星通科技(北京)有限公司 一种塔吊自动化控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019162839A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 Magellan Systems Japan, Inc. Spoofing detection in real time kinematic positioning
CN108190749A (zh) * 2018-03-27 2018-06-22 山东天星北斗信息科技有限公司 一种塔吊的远程控制装置、控制方法和智能塔吊
CN110986879A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 中国地质大学（北京） 一种电力线塔倾斜实时监测方法及系统
CN111559372A (zh) * 2020-05-20 2020-08-21 湖北亿咖通科技有限公司 一种泊车系统的车位检测性能的评价方法和电子设备

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