CN113625224B - 一种起吊塔片空间姿态实时监控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种起吊塔片空间姿态实时监控方法及系统，在悬浮抱杆分解组立铁塔的过程中，采用UWB无线测距技术，建立组塔施工空间的三维直角坐标系，然后利用空间几何关系，求解得到了起吊塔片到已组塔身起吊侧平面的最短距离，从而实现了整个铁塔组立过程中对起吊塔片到已组塔身距离实时、精确地监测。本发明采用UWB无线测距技术和数据无线通信技术，免去了施工环境和空间对数据传输的限制，实现了关键距离数据获取的实时性、准确性和客观性。
Description
技术领域
本发明涉及架空输电线路内悬浮抱杆组塔施工技术领域，具体涉及一种起吊塔片空间姿态实时监控方法及系统。
背景技术
架空输电线路铁塔组立是架空输电线路施工工程中必不可少的一环，但是铁塔组立受地形、地貌等因素影响较大，且用于铁塔组立抱杆高度有时远小于杆塔呼高，因而常采用不受地形、地貌以及杆塔呼高限制的悬浮抱杆分解组塔方式。而在采用悬浮抱杆起吊塔片的过程中，起吊塔片与已组塔身之间的距离过近会发生摩擦碰撞，轻则导致起吊塔片钢材变形，重则直接造成倒塔事故。因此，在采用悬浮抱杆分解组塔的过程中，实时监测起吊塔片与已组塔身之间的距离具有重要的工程意义。
目前在悬浮抱杆分解组立铁塔过程中，主要是通过人眼观测的方式来判断起吊塔片与已组塔身之间的距离是否满足工程要求，这种方式受人为因素影响较大且存在明显的误差，不能实时、准确的判断起吊塔片与已组塔身的距离。同时，在起吊塔片的过程中起吊塔片的位置是不断变化的，现有的超声波测距、红外测距等方法均难以直接监测两者之间的距离。故为保证塔片起吊过程中起吊塔片与已组塔身之间的距离始终满足工程要求，亟待需要一种起吊塔片空间姿态实时监控方法与装置。
发明内容
为解决在悬浮抱杆起吊塔片时无法实时、准确的监测起吊塔片与已组塔身之间的距离这一技术问题。本发明提供一种起吊塔片空间姿态实时监控方法及系统，在悬浮抱杆分解组立铁塔的过程中，采用UWB无线测距技术，建立组塔施工空间的三维直角坐标系，然后利用空间几何关系，求解得到了起吊塔片到已组塔身起吊侧平面的最短距离，从而实现了整个铁塔组立过程中对起吊塔片到已组塔身距离实时、精确地监测。
本发明采取的技术方案为：
一种起吊塔片空间姿态实时监控方法，在悬浮抱杆分解组立铁塔的过程中，采用UWB无线测距技术，建立组塔施工空间的三维直角坐标系，然后利用空间几何关系，求解得到了起吊塔片到已组塔身起吊侧平面的最短距离，从而实现了整个铁塔组立过程中对起吊塔片到已组塔身距离实时、精确地监测。
一种起吊塔片空间姿态实时监控方法，包括以下步骤：
步骤一、建立组塔施工空间的三维直角坐标系：
在输电铁塔4个塔腿位置设置4个基站节点a1、a2、a3、a4，在已组塔身起吊侧主材位置顶端设立1个标签节点b1，在起吊塔片上设立不在同一条直线上的3个标签节点c1，c2，c3；然后根据已组塔身塔腿根开得到四个基站节点a1、a2、a3、a4的三维空间坐标分别为：(xa1,ya1,za1)、(xa2,ya2,za2)、(xa3,ya3,zA3)、(xa4,ya4,za4)，四个标签节点为未知节点，坐标待求，其空间直角坐标分别为：b1(xb1,yb1,zb1)、c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)、c3(xc3,yc3,zc3)。
步骤二中，已组塔身塔腿跟开具体是指已组塔身塔腿与塔腿之间的距离，如图6中标注L。
步骤二、在单位时间t内，对已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点a1、a2、a3、a4的时间差值各自进行n次测量，同时采用卡尔曼滤波技术处理测量数据，然后，通过时间差乘以光速得到基站-标签距离估计值Raib1，i＝1，…，4、j＝1，…，m，最后，采用求平均值的方法得到已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿4个基站节点a1、a2、a3、a4距离实际测量值Da1b1,Da2b1,Da3b1,Da4b1。
步骤二中，卡尔曼滤波技术是指在含有不确定信息的动态系统中，利用某一时刻的观测值以及前一时刻的最优估计值对系统的下一步走向做出有根据的精确预测，由于其具有良好的抗干扰能力，且具有计算量小、可实时计算的优点，而得到了普遍的应用。参考：文献[1]石曼曼.基于卡尔曼滤波的短时交通流预测方法研究[D].西南交通大学,2012.
文献[2]王远良.基于卡尔曼滤波的超高层建筑结构变形监测与分析[D].广州大学,2018.中的记载。
在起吊塔片的过程中，由于被起吊塔片的位置是动态变化的，因此可以通过卡尔曼滤波技术实时预测被起吊塔片在下一时刻的位置，从而提前感知危险，并进行预警。
步骤三、根据Chan算法，建立目标方程及其约束条件：
将UWB模块规定量程下允许的距离误差设置为△R，用△li，i＝1，…，4，分别定义如下式(1)表示已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点a1、a2、a3、a4的距离实际测量值与理论计算值的绝对差值；
以已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点a1、a2、a3、a4的距离实际测量值与理论计算值的绝对差值之和最小为目标，目标函数及其约束条件如式(2)所示：
通过式(2)，采用非线性规划方法，求解得到已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1三维空间坐标(xb1,yb1,zb1)；
步骤三中，Chan算法是一种基于步骤二中TDOA(到达时间差技术)的定位算法，该算法的优点是计算量小，且定位精度较高[1]。Chan算法的本质是利用最大似然估计求出目标节点的位置信息，该算法适用于三个及三个以上基站数目的定位，由于在塔片起吊系统中设置了4个基站节点a1、a2、a3、a4，因此可以可以利用该算法精确求解标签节点b1、c1、c2和c3的位置信息。参考文献[3]葛嘉诚.UWB技术下的室内定位研究[D].南京邮电大学,2020.
非线性规划是一种求解目标函数或约束条件中有一个或几个非线性函数的最优化问题的方法，参考文献[4]崔广智,关越,贺智国.基于非线性规划的混响环境声场复现[J].强度与环境,2021,48(02):51-58.
在进行标签节点定位时以已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点a1、a2、a3、a4的距离实际测量值与理论计算值的绝对差值之和最小为目标，以已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点a1、a2、a3、a4的距离实际测量值与理论计算值的绝对差值之和不超过UWB模块规定量程下允许的距离误差△R为约束条件，由于目标函数与约束条件均为非线性函数，因此必须通过非线性规划方法求解得到公式(2)的最优解，进而得到标签节点b1三维空间坐标(xb1,yb1,zb1)。
步骤四、重复步骤二和步骤三，分别求得其余标签节点c1，c2和c3的坐标分别为c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)和c3(xc3,yc3,zc3)；
步骤五、根据a1、a2两点的坐标(xa1,ya1,za1)、(xa2,ya2,za2)、以及步骤三求解得到的标签节点b1的三维空间坐标(xb1,yb1,zb1)，可得向量和 由公式(3)得到由a1、a2和b1三点组成平面的法向量/>最后根据平面的点法式方程得到已组塔身起吊一侧的平面方程(4)。不在同一条直线上的三个点a1、a2和b1确定一个平面。
同理，根据起吊塔片平面上的三个点的三维空间坐标c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)和c3(xc3,yc3,zc3)，可得向量和向量由公式(5)得到由c1、c2和c3三点组成的平面法向量/>最后，根据平面的点法式方程，得到已组塔身起吊一侧的平面方程(6)。不在同一条直线上的三个点a1、a2和b1确定一个平面。
将公式(4)与公式(6)化简，可分别得到已组塔身起吊一侧的平面和起吊塔片平面方程的一般式(7)和(8)：
A1x+B1y+C1z+D1＝0 (7)
A2x+B2y+C2z+D2＝0 (8)。
步骤六、设起吊塔片平面上任意一点q的坐标为(x，y，z)，则由点到平面的距离公式，可得q到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程(9)：
因为点q同时也位于起吊塔片平面上，满足公式(8),联立公式(8)和公式(9)可得起吊塔片平面上任意一点q到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程(10):
步骤七、分别对公式(10)中的x和y变量求偏导，并另偏导数为零可得公式(11)和(12)。
联立公式(11)与公式(12)可分别求得x＝x0和y＝y0的值，从而得到起吊塔片平面上任意一点到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程d(x,y)的极值点坐标(x0，y0)，将极值点坐标(x0，y0)带入公式(10)中，最终，求得起吊塔片平面到已组塔身起吊一侧平面的最短距离d(x,y)min＝d(x0,y0)。
一种起吊塔片空间姿态实时监控系统，该系统包括：
4个安装在已组塔身塔腿的UWB基站；
1个安装在已组塔身起吊侧主材位置顶端的UWB标签；
安装在起吊塔片上的3个不在同一条直线的UWB标签；
位于地面的信号接收处理器；
已组塔身的4个塔腿UWB基站分别磁吸固定于塔腿a1、a2、a3、a4位置；
安装在已组塔身起吊侧主材位置顶端的UWB标签，磁吸固定于已组塔身主材b1位置；
信号接收处理器，通过对高频电磁波接收并处理已组塔身起吊侧主材位置顶端UWB标签和起吊塔片上的UWB标签的距离信息，实现起吊塔片到已组塔身距离的监测。
安装在已组塔身塔腿的4个UWB基站具有相同的电气结构，即内部由UWB模块、电源管理模块、锂离子电池组和数据处理模块组成；已组塔身起吊侧主材位置顶端的1个UWB标签以及装在起吊塔片上的3个UWB标签除了具有以上模块外，还均包含单独的无线发射模块。同时它们也具有相同的机械结构，即均将充电DC母口和触摸开关设置在外壳底部位置，采用这种布置方式有利于提高设备整体的防水性能。除此之外，为便于设备安装，设备外壳底部采用易于吸附塔材的磁铁。
除此之外，为了便于识别，上述的已组塔身塔腿的4个UWB基站、已组塔身起吊侧主材位置顶端的1个UWB标签以及装在起吊塔片上的3个UWB标签分别采用红、黄、绿等不同纯色塑料制成的外壳，并将a1、a2、a3、a4，b1，c1、c2、c3等字母样式印刷在外壳表面。
本发明一种起吊塔片空间姿态实时监控方法及系统，技术效果如下：
1)本发明通过建立组塔施工空间的三维直角坐标系，求解得到了起吊塔片到已组塔身的距离，解决了悬浮抱杆分解组立铁塔过程中无法实时、准确地测得起吊塔片到已组塔身距离的问题。
2)本发明中已组塔身塔腿的4个UWB基站、已组塔身起吊侧主材位置顶端的1个UWB标签以及装在起吊塔片上的3个UWB标签外壳底部均采用易于吸附塔材的磁铁材料，施工安装时简单方便。
3)本发明采用UWB无线测距技术和数据无线通信技术，免去了施工环境和空间对数据传输的限制，实现了关键距离数据获取的实时性、准确性和客观性。
附图说明
图1为本发明监控系统整体示意图。
图2为本发明监控方法原理示意图。
图3为本发明距离函数极值点到已组塔身起吊侧平面最短距离示意图。
图4(a)为本发明中UWB基站和标签结构示意图一；
图4(b)为本发明中UWB基站和标签结构示意图二。
图5(a)为本发明中UWB基站各模块连接示意图。
图5(b)为本发明中标签的各模块连接示意图。
图6为已组塔身塔腿跟开示意图。
其中：1-已组铁塔，2-悬浮抱杆，3-已起吊塔片，4-已组塔身塔腿UWB基站、已组塔身顶部位置UWB标签，41-充电DC母口，42-触摸开关，43-磁铁，5-数据接收处理器。
具体实施方式
实施例1：
如图1～图3所示，一种起吊塔片空间姿态实时监控方法，实施的具体步骤如下：
步骤(1):建立空间直角坐标系，在输电铁塔4个塔腿位置设置4个基站节点a1、a2、a3、a4，在已组塔身起吊侧主材位置顶端设立1个标签节点b1，在起吊塔片上设立不在同一条直线上的3个标签节点c1，c2，c3。然后,根据已组塔身塔腿根开得到四个基站节点a1、a2、a3、a4的三维空间坐标分别为(xa1,ya1,za1)、(xa2,ya2,za2)、(xa3,ya3,zA3)、(xa4,ya4,za4)，四个标签节点为未知节点，坐标待求，其空间直角坐标分别为b1(xb1,yb1,zb1)、c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)、c3(xc3,yc3,zc3)；
步骤(2):在单位时间t内，对已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点的时间差值各自进行n次测量，同时采用卡尔曼滤波技术处理测量数据，然后通过时间差乘以光速得到基站—标签距离估计值Raib1j(i＝1，…，4、j＝1，…，m)，最后采用求平均值的方法得到已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿4个基站节点距离实际测量值Da1b1,Da2b1,Da3b1,Da4b1；
步骤(3):根据Chan算法建立目标方程及其约束条件。将UWB模块规定量程下允许的距离误差设置为△R,用△li(i＝1，…，4)，分别定义如下式(1)表示已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点的距离实际测量值与理论计算值的绝对差值。
以已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点的距离实际测量值与理论计算值的绝对差值之和最小为目标，目标函数及其约束条件如式2)所示：
通过式(2)，采用非线性规划方法求解得到已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1三维空间坐标(xb1,yb1,zb1)；
步骤(4):重复步骤(2)和步骤(3)，分别求得其余标签节点c1，c2和c3的坐标分别为c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)和c3(xc3,yc3,zc3)。
步骤(5):根据a1、a2两点的坐标(xa1,ya1,za1)、(xa2,ya2,za2)以及步骤(3)求解得到的标签节点b1的三维空间坐标(xb1,yb1,zb1)，可得向量和 由公式(3)，得到由a1、a2和b1三点组成平面的法向量/>最后根据平面的点法式方程得到已组塔身起吊一侧的平面方程(4)。不在同一条直线上的三个点a1、a2和b1确定一个平面。
同理，根据起吊塔片平面上的三个点的三维空间坐标c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)和c3(xc3,yc3,zc3)；可得向量和向量由公式(5)得到由c1、c2和c3三点组成的平面法向量/>最后根据平面的点法式方程得到已组塔身起吊一侧的平面方程(6)。不在同一条直线上的三个点a1、a2和b1确定一个平面：
将公式(4)与公式(6)化简，可分别得到已组塔身起吊一侧的平面和起吊塔片平面方程的一般式(7)和式(8)：
A1x+B1y+C1z+D1＝0 (7)
A2x+B2y+C2z+D2＝0 (8)
步骤(6):假设起吊塔片平面上任意一点q的坐标为(x，y，z)，则由点到平面的距离公式可得q到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程(9)：
因为点q同时也位于起吊塔片平面上，满足公式(8),联立公式(8)和公式(9)可得起吊塔片平面上任意一点q到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程(10):
步骤(7):分别对公式(10)中的x和y变量求偏导，并另偏导数为零可得公式(11)和公式(12)。
联立公式(11)与公式(12)，可分别求得x＝x0和y＝y0的值，从而得到起吊塔片平面上任意一点到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程d(x,y)的极值点坐标(x0，y0)，将极值点坐标(x0，y0)带入公式(10)中，最终求得起吊塔片平面到已组塔身起吊一侧平面的最短距离d(x,y)min＝d(x0,y0)。
在步骤(1)中，假设塔腿跟开为8m，则已组立塔身的四个塔腿坐标分别为a1(9，0，0)，a2(9，9，0)，a3(0，9，0)，a4(0，0，0)。
实施例2：
如图1、图4(a)、图4(b)所示，基于上述方法方法提出一种起吊塔片到已组塔身距离的实时检测装置，这种装置包含4个安装在已组塔身塔腿的UWB基站4、1个安装在已组塔身起吊侧主材位置顶端UWB标签4、安装在起吊塔片上的3个不在同一条直线的UWB标签4以及地面的信号接收处理器7。上述已组塔身的4个塔腿UWB基站4分别磁吸固定于塔腿a1、a2、a3、a4位置，且均具有相同的电气结构和机械结构。上述安装在已组塔身起吊侧主材位置顶端UWB标签4磁吸固定于已组塔身主材b1位置，与上述塔腿UWB基站4的电气结构和机械结构相同。上述安装在起吊塔片上的3个不在同一条直线的UWB标签4，均具有相同的电气结构，并与上述已组塔身顶部位置UWB标签4的电气结构相同。上述的地面信号接收处理器通过对高频电磁波接收并处理已组塔身起吊侧主材位置顶端UWB标签4和起吊塔片上的UWB标签4的距离信息，从而实现起吊塔片到已组塔身距离的实时、准确监测。
如图5(a)、图5(b)所示,安装在已组塔身塔腿的4个UWB基站4具有相同的电气结构，即内部由UWB模块、电源管理模块、锂离子电池组和数据处理模块组成；已组塔身起吊侧主材位置顶端的1个UWB标签4以及装在起吊塔片上的3个UWB标签4除了具有以上模块外，还均包含单独的无线发射模块。
同时它们也具有相同的机械结构，即均将充电DC母口41和触摸开关42设置在外壳底部位置，采用这种布置方式有利于提高设备整体的防水性能。除此之外，为便于设备安装，设备外壳底部采用易于吸附塔材的磁铁43。
除此之外，为了便于识别，上述的已组塔身塔腿的4个UWB基站4、已组塔身起吊侧主材位置顶端的1个UWB标签4以及装在起吊塔片上的3个UWB标签4分别采用红、黄、绿等不同纯色塑料制成的外壳，并将a1、a2、a3、a4，b1，c1、c2、c3等字母样式印刷在外壳表面。
4个UWB基站4、已组塔身起吊侧主材位置顶端的1个UWB标签4以及装在起吊塔片上的3个UWB标签4等设备内部具有相同的电气结构，组成设备电气结构的各模块具体型号如下：UWB模块采用由深圳世联鑫业科技有限公司研发的DWM1004C高精度测距定位模块；
电源管理模块采用由深圳市纳斯唯科技有限公司研发的TPS61071DDCR电源管理模块；锂离子电池组采用由上海孔胜电池有限公司研发的可充电SHKS-12V-6.6AH锂离子电池组；数据处理模块采用西安达泰电子有限责任公司研发的DTD435M数据处理模块；
无线发射模块以嘉廉电子研发的GW-TT-RX22无线发射模块为核心，参照元件的数据手册对设备的外围电路进行搭建。
地面数据接收处理设备7由武汉研泰PPC-1561V工业平板进行改装，武汉研泰PPC-1561V工业平板的USB端需要连接XBee-PR900HP数传电台接收端，并设定专用COM端口。地面数据接收处理设备5与已组塔身塔身顶部位置UWB标签4、起吊塔片UWB标签4之间进行数据采集时采用巡检应答模式。
Claims (4)
1.一种起吊塔片空间姿态实时监控方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、建立组塔施工空间的三维直角坐标系：
在输电铁塔4个塔腿位置设置4个基站节点a1、a2、a3、a4，在已组塔身起吊侧主材位置顶端设立1个标签节点b1，在起吊塔片上设立不在同一条直线上的3个标签节点c1，c2，c3；然后根据已组塔身塔腿根开得到四个基站节点a1、a2、a3、a4的三维空间坐标分别为：(xa1,ya1,za1)、(xa2,ya2,za2)、(xa3,ya3,zA3)、(xa4,ya4,za4)，四个标签节点为未知节点，坐标待求，其空间直角坐标分别为：b1(xb1,yb1,zb1)、c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)、c3(xc3,yc3,zc3)；
步骤二、在单位时间t内，对已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点a1、a2、a3、a4的时间差值各自进行n次测量，同时采用卡尔曼滤波技术处理测量数据，然后，通过时间差乘以光速得到基站-标签距离估计值Raib1，i＝1，…，4、j＝1，…，m，最后，采用求平均值的方法得到已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿4个基站节点a1、a2、a3、a4距离实际测量值Da1b1,Da2b1,Da3b1,Da4b1；
步骤三、根据Chan算法，建立目标方程及其约束条件：
将UWB模块规定量程下允许的距离误差设置为△R，用△li，i＝1，…，4，分别定义如下式(1)表示已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点a1、a2、a3、a4的距离实际测量值与理论计算值的绝对差值；
以已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1到塔腿的4个基站节点a1、a2、a3、a4的距离实际测量值与理论计算值的绝对差值之和最小为目标，目标函数及其约束条件如式(2)所示：
min △l＝△l1+△l2+△l3+△l4
s.t. △li≤△R (2)
通过式(2)，采用非线性规划方法，求解得到已组塔身起吊侧主材位置顶端设立的标签节点b1三维空间坐标(xb1,yb1,zb1)；
步骤四、重复步骤二和步骤三，分别求得其余标签节点c1，c2和c3的坐标分别为c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)和c3(xc3,yc3,zc3)；
步骤五、根据a1、a2两点的坐标(xa1,ya1,za1)、(xa2,ya2,za2)、以及步骤三求解得到的标签节点b1的三维空间坐标(xb1,yb1,zb1)，可得向量和/> 由公式(3)得到由a1、a2和b1三点组成平面的法向量/>最后根据平面的点法式方程得到已组塔身起吊一侧的平面方程(4)；
同理，根据起吊塔片平面上的三个点的三维空间坐标c1(xc1,yc1,zc1)、c2(xc2,yc2,zc2)和c3(xc3,yc3,zc3)，可得向量和
向量由公式(5)得到由c1、c2和c3三点组成的平面法向量/>最后，根据平面的点法式方程，得到已组塔身起吊一侧的平面方程(6)；
将公式(4)与公式(6)化简，可分别得到已组塔身起吊一侧的平面和起吊塔片平面方程的一般式(7)和(8)：
A1x+B1y+C1z+D1＝0 (7)
A2x+B2y+C2z+D2＝0 (8)；
步骤六、设起吊塔片平面上任意一点q的坐标为(x，y，z)，则由点到平面的距离公式，可得q到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程(9)：
因为点q同时也位于起吊塔片平面上，满足公式(8),联立公式(8)和公式(9)可得起吊塔片平面上任意一点q到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程(10):
步骤七、分别对公式(10)中的x和y变量求偏导，并令偏导数为零可得公式(11)和(12)；
联立公式(11)与公式(12)可分别求得x＝x0和y＝y0的值，从而得到起吊塔片平面上任意一点到已组塔身起吊一侧平面的距离函数方程d(x,y)的极值点坐标(x0，y0)，将极值点坐标(x0，y0)带入公式(10)中，最终，求得起吊塔片平面到已组塔身起吊一侧平面的最短距离d(x,y)min＝d(x0,y0)。
2.一种采用权利要求1所述监控方法的起吊塔片空间姿态实时监控系统，其特征在于：该系统包括：
4个安装在已组塔身塔腿的UWB基站；
1个安装在已组塔身起吊侧主材位置顶端的UWB标签；
安装在起吊塔片上的3个不在同一条直线的UWB标签；
位于地面的信号接收处理器；
已组塔身的4个塔腿UWB基站分别磁吸固定于塔腿a1、a2、a3、a4位置；
安装在已组塔身起吊侧主材位置顶端的UWB标签，磁吸固定于已组塔身主材b1位置；
信号接收处理器，通过对高频电磁波接收并处理已组塔身起吊侧主材位置顶端UWB标签和起吊塔片上的UWB标签的距离信息，实现起吊塔片到已组塔身距离的监测。
3.根据权利要求2所述的起吊塔片空间姿态实时监控系统，其特征在于：安装在已组塔身塔腿的4个UWB基站具有相同的电气结构，即内部由UWB模块、电源管理模块、锂离子电池组和数据处理模块组成；已组塔身起吊侧主材位置顶端的1个UWB标签以及装在起吊塔片上的3个UWB标签除了具有以上模块外，还均包含单独的无线发射模块。
4.根据权利要求3所述的起吊塔片空间姿态实时监控系统，其特征在于：安装在已组塔身塔腿的4个UWB基站、已组塔身起吊侧主材位置顶端的1个UWB标签、以及装在起吊塔片上的3个UWB标签均具有相同的机械结构，即均将充电DC母口(41)和触摸开关(42)设置在外壳底部位置，外壳底部设有磁铁(43)。
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