CN114964252A - 一种基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法及系统。其技术要点是：在路面施工过程中，工作单元上的工作模式RFID应答器监测隧道洞口上的工作模式RFID阅读器的信号，根据监测结果切换工作模式；若工作单元上的工作模式RFID应答器读取到隧道洞口上的工作模式RFID阅读器的信号，则切换成隧道内工作模式；若工作单元上的工作模式RFID应答器未读取到隧道洞口上的工作模式RFID阅读器的信号，则切换成隧道外工作模式，本发明能够克服现有沥青路面施工监控技术所用GNSS在隧道内失准失效的问题，为全过程沥青路面施工质量监控提供可行性，利用RFID技术识别洞内洞外环境从而切换定位场景，隧道洞内外施工车辆定位监控的无缝衔接，精度高，方便使用。
Description
技术领域
本发明涉及道路隧道路面施工管理领域，更具体的说是涉及一种基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法及系统。
背景技术
沥青混凝土在路面施工现场过程中主要需要三个步骤，步骤一：采用运输车的运料作业，步骤二：采用摊铺机的摊铺作业，步骤三：采用压路机的碾压作业。在一定的温度和振动条件下的摊铺速度、碾压速度、碾压遍数是保证路面平整度和压实度的重要监控指标，也是建设单位和监理单位监督施工质量的重要依据。此外，混合料的生产批次与施工位置的关联也是工程缺陷期管理中的重要追溯对象，而这些需要可靠的定位技术予以数据采集支持。
目前的路面施工管理系统往往采用全球导航卫星系统(GNSS)进行定位，但在隧道内的复杂环境下，GNSS或其他的单一定位手段都易出现信号较弱甚至无信号的情况，造成的位置偏差将影响监控指标的统计，甚至直接丢失监控对象，从而无法全面监测沥青路面的施工情况。为实现路面施工全过程监控，考虑到隧道施工的复杂性和重要性，迫切需要一种能适用于隧道内的定位技术和监控系统。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效可靠的隧道内的路面施工定位技术和监控系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，包括：在路面施工过程中，工作单元上的工作模式RFID应答器监测隧道洞口上的工作模式RFID阅读器的信号，根据监测结果切换工作模式；
若工作单元上的工作模式RFID应答器读取到隧道洞口上的工作模式RFID阅读器的信号，则切换成隧道内工作模式；
进入隧道内工作模式时，关闭GNSS标签，开启UWB标签，采用UWB/SINS组合导航滤波算法估算目标位置和运动状态；
若工作单元上的工作模式RFID应答器未读取到隧道洞口上的工作模式RFID阅读器的信号，则切换成隧道外工作模式；
进入隧道外工作模式时，关闭UWB标签，开启GNSS标签，采用GNSS定位估算目标位置和运动状态。
作为本发明的进一步改进，运输车卸料处的运料追踪RFID应答器与摊铺机收料处的运料追踪RFID阅读器连接，记录沥青运输批次与摊铺位置。
作为本发明的进一步改进，摊铺机和压路机上的温度采集单元实时采集温度数据，并发送到温度数据处理单元，温度数据处理单元依据车底-铺面温度传播模型，计算铺面温度。
作为本发明的进一步改进，将摊铺位置与铺面温度进行对应匹配。
作为本发明的进一步改进，振动传感器采集摊铺机和压路机的振动状态数据，振动状态数据包括夯锤频率、振捣器频率、压路机振频、压路机振幅。
作为本发明的进一步改进，将摊铺位置与振动状态数据进行对应匹配。
作为本发明的进一步改进，报警数据处理单元读取工作单元位置与工作模式、铺面温度数据、振动状态数据，依据报警响应规则，输出监控参数的报警结果；报警反馈模块接收监控参数的报警结果后采用液晶显示单元和蜂鸣器进行展示。
作为本发明的进一步改进，采用组合导航滤波算法解算工作单元的位置与运动状态，
滤波解算步骤1、建立标准的反馈校正型卡尔曼滤波基本公式：
其中，xt为系统的状态变量，zt为观测变量，A为状态转移矩阵，H为观测矩阵，ut为控制变量，B为控制变量矩阵，wt和et分别为系统噪声(过程噪声)和观测噪声；
滤波解算步骤2、通过调谐，确定过程噪声协方差矩阵Q、观测噪声协方差矩阵R的初值，作为描述滤波噪声的特征矩阵：
其中，Δt为数据采样周期，D(δaQ)为加速度二维分量的过程误差方差，D(*)为UWB和SINS设备分别在x和y轴的观测误差方差，s为位移分量，v为速度分量，UWB的速度分量方差取位移分量的差分，SINS的位移分量方差取速度分量的积分；
滤波解算步骤3、在滤波过程中实时更新观测噪声协方差矩阵R：
dt＝(1-b)/(1-bk)
其中，Vt为残差，b为遗忘因子。
为达到上述发明目的，本发明基于组合导航技术的隧道内路面施工管理系统，包括有：
定位模块，包括有：
GNSS基站，设置在室外开阔地带，用于收发GNSS信号；
UWB基站，设置在隧道内洞顶高处，用于收发UWB脉冲信号；
工作模式RFID阅读器，设置在隧道洞口；
工作模式RFID应答器，设置在运输车、摊铺机、压路机上，与工作模式RFID阅读器连接；
组合定位标签，设置在运输车、摊铺机、压路机上，与工作模式RFID应答器、GNSS基站、UWB基站连接；
运料追踪模块，包括有相互连接的：
运料追踪RFID应答器，设置在运输车卸料处；
运料追踪RFID阅读器，设置在摊铺机收料处，与运料追踪RFID应答器连接；
温度监测模块，包括有：
温度采集单元，设置在摊铺机与压路机的底盘上，采集温度数据；
温度数据处理单元，与温度采集单元连接；
环境采集单元，布设在施工现场，采集环境气象数据；
振动监测模块，用于采集振动状态数据；
报警模块，包括有：
报警数据处理单元，与定位模块、温度监测模块、振动监测模块连接；
报警反馈单元，用于反馈报警结果；
控制终端，与定位模块、运料追踪模块、温度监测模块、振动监测模块、报警模块、环境采集单元相连；所述控制终端通过RS232与通讯模块相连，所述通讯模块与云服务器相连。
作为本发明的进一步改进，所述组合定位标签包括有
GNSS标签，与GNSS基站、控制终端连接；
UWB标签，与UWB基站、控制终端连接；
IMU模块，与控制终端连接。
本发明的有益效果，
1、本发明提供的组合导航技术克服了现有沥青路面施工监控技术所用GNSS在隧道内失准失效的问题，尤其对于在隧道占比高、长大隧道多的东南部地区，本发明为全过程沥青路面施工质量监控提供可行性。
2、本发明描述的定位工作步骤利用RFID技术识别洞内洞外环境从而切换定位场景，隧道洞内外施工车辆定位监控的无缝衔接方法，稳定性高，精度高，方便使用；本发明描述的组合导航滤波算法克服了UWB在非视距条件下精度下降的问题，适用于多遮挡物的施工隧道。
附图说明
图1为本发明实施例所涉及的一直实施环境的结构示意图；
图2为本发明的确定本发明工作模式的流程图；
图3为本发明的运料追踪的流程图；
图4为本发明的摊铺监控的流程图；
图5为本发明的压实监控的流程图；
图6为本发明的人员管理的流程图；
图7为本发明的振动监控的流程图；
图8为隧道定位场景的结构示意图；
图9为UWB定位算法的结构示意图；
图10为组合定位标签、工作模式RFID应答器、工作模式RFID阅读器的结构示意图；
图11为运输车与摊铺机的示意图；
图12为组合导航滤波流程图。
标记说明：11、GNSS基站；12、UWB基站；13、工作模式RFID应答器；14、工作模式RFID阅读器；15、组合定位标签；151、GNSS标签；152、UWB标签；153、IMU模块；21、运料追踪RFID应答器；22、运料追踪RFID阅读器；3、控制终端；4、云服务器；5、运输车；6、摊铺机；7、压路机。
具体实施方式
以下结合附图1-12对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
请参考图1，其示出了本发明各个实施例所涉及的一种实施环境的结构示意图。该实施环境包括：控制终端3、云服务器4、GNSS基站11、UWB基站12。
控制终端3可以是具备数字处理能力的电子设备，如手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3播放器、MP4播放器、膝上型便携计算机、台式计算机和单片机等等。
控制终端3通过通讯模块与云服务器4无线相连。
云服务器4可以是一台服务器，或者由若干台服务器组成的服务器集群，或者是一个云计算服务中心。
GNSS基站11与工作卫星无线连接，GNSS基站11可以是基准站、流动站。
UWB基站12数据传输可以通过有线或者无线的方式传输，可以通过走光缆，网线或者走无线wifi、网桥、4G、5G等进行数据传输。
首先需要说明的是，工作单元包括但不限于运输车5、摊铺机6、压路机7和工人，工作模式RFID应答器13可以但不限于设置在工人的安全帽上。
报警反馈模块包括但不限于报警指示灯、蜂鸣器、喇叭、报警显示屏等报警装置。
工作模式RFID应答器13根据工作单元类型进行分类后进行编号，每个编号唯一。
报警响应规则：报警按来源分为数据报警和硬件故障。
数据报警指监控参数超出了依据施工规范和项目实际情况提前制定的阈值。硬件报警指硬件因采集故障、断电等原因导致未传输或传输延迟高于阈值的报警。报警按严重程度划分为不同阈值区间的三个等级
监控参数包括包括温度数据处理单元计算的铺面温度；振动传感器采集的振动状态数据，振动状态数据包括夯锤频率、振捣器频率、压路机振频、压路机振幅；各个工作单元的位置以及工人与设备(运输车5、摊铺机6、压路机7等)之间的距离。
下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法进行详细介绍和说明。
请参考图2，其示出了本发明一个实施例提供的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法流程图，本实施例以该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法应用于图1所示实施环境中来举例说明。确定该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法的工作模式包括如下步骤：
步骤101，定位模块上电开机，默认工作单元起始点在隧道外，开启GNSS标签151，关闭UWB标签152；
步骤102，监测工作模式RFID阅读器14的信号，监测结果为：
不能监测到，进入步骤103；
能监测到，进入步骤105；
步骤103，判断GNSS标签151是否开启：
若GNSS标签151开启，则保持状态；
若GNSS标签151关闭，则开启GNSS标签151，关闭UWB标签152；
步骤104，返回步骤102；
步骤105，判断UWB标签152是否开启：
若UWB标签152开启，则保持状态；
若UWB标签152关闭，则开启UWB标签152，关闭GNSS标签151；
步骤106，返回步骤102。
综上所述，本实施例提供的确定该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法的工作模式，通过持续监测工作模式RFID阅读器14的信号，进行工作模式的切换；并且在切换时，先判断当前工作状态，再进行操作，切换时无缝衔接，始终能精准定位，能更好、更精准的监测沥青路面施工的全过程，为全过程沥青路面施工质量监控提供可行性，尤其是在隧道占比高、长大隧道多的东南部地区。解决了背景技术中涉及的目前的路面施工管理系统往往采用全球导航卫星系统(GNSS)进行定位，但在隧道内的复杂环境下，GNSS或其他的单一定位手段都易出现信号较弱甚至无信号的情况，造成的位置偏差将影响监控指标的统计，甚至直接丢失监控对象，从而无法全面监测沥青路面的施工情况。
下面，是本发明的组合导航滤波算法的解算步骤：
滤波解算步骤1、建立标准的反馈校正型卡尔曼滤波基本公式：
其中，xt为系统的状态变量，zt为观测变量，A为状态转移矩阵，H为观测矩阵，ut为控制变量，B为控制变量矩阵，wt和et分别为系统噪声(过程噪声)和观测噪声；
滤波解算步骤2、通过调谐，确定过程噪声协方差矩阵Q、观测噪声协方差矩阵R的初值，作为描述滤波噪声的特征矩阵：
其中，Δt为数据采样周期，D(δaQ)为加速度二维分量的过程误差方差，D(*)为UWB和SINS设备分别在x和y轴的观测误差方差，s为位移分量，v为速度分量，UWB的速度分量方差取位移分量的差分，SINS的位移分量方差取速度分量的积分；
滤波解算步骤3、在滤波过程中实时更新观测噪声协方差矩阵R：
dt＝(1-b)/(1-bk)
其中，Vt为残差，b为遗忘因子。
上述的组合导航滤波算法克服了UWB在非视距条件下精度下降的问题，适用于多遮挡物的施工隧道，提高隧道内定位的精度。
所述滤波基于新息和残差，同时对滤波中的过程噪声和观测噪声进行实时估计，并重视观测噪声状态，能够有效抑制因传感器随即游走误差而造成的滤波发散问题。
在布设UWB锚点时建立本地二维坐标系，对照并转化为GNSS投影坐标系。中央控制器监测RFID阅读器信号，当监测到RFID信号时，说明即将进入洞内环境，中央控制器控制GNSS关闭，UWB开启，并用洞口坐标修正初始坐标。
请参考图3，其示出了本发明一个实施例提供的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法流程图，本实施例以该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法应用于图1所示实施环境中来举例说明。该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法的运料追踪包括如下步骤：
步骤201、获取运输车5、摊铺机6的位置数据；
步骤202、获取运输车5的卸料数据；
步骤203、根据运输车5的卸料数据(运料追踪RFID应答器21与运料追踪RFID阅读器22卸料时近距离接触)，与对应位置的摊铺机6进行匹配；
步骤204、将沥青批次与摊铺机6位置匹配并存储记录，该位置为初始位置；
步骤205、确定终止位置，判断是否为当天最后一批次；
若是，则进入步骤206；
若否，则进入步骤207；
步骤206、该摊铺机6摊铺完物流时关闭，记录摊铺机6位置，该位置为终止位置，进入步骤208；
步骤207、该摊铺机6与下一辆运输车5的卸料数据(卸料时的位置)匹配时的位置，为该运输车5上沥青的终止位置，同时为下一辆运输车5上沥青的初始位置；
步骤208、返回步骤202。
综上所述，隧道内外任意一段路段均知道沥青的批次、来源，为工程维护提供依据。
运料追踪模块与运输车5上的液压系统开关连接，运输车5的卸料位置以其液压开关开启位置为准，自动识别、效率高、精度高、方便。
请参考图4，其示出了本发明一个实施例提供的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法流程图，本实施例以该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法应用于图1所示实施环境中来举例说明。该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法的摊铺监控包括如下步骤：
步骤301、获取摊铺机6的定位数据和运动状态数据；
步骤302、对比摊铺机6的摊铺速度：
若摊铺机6的摊铺速度大于摊铺速度阈值、或小于摊铺速度阈值，则输出摊铺速度异常报警信号，进入步骤303；
若摊铺机6的摊铺速度正常，则输出摊铺速度正常信号，进入步骤304；
步骤303、报警反馈单元接收摊铺速度异常报警信号后报警(摊铺速度异常)，进入步骤305；
步骤304、报警反馈单元接收摊铺速度正常信号后停止报警(摊铺速度异常)；
步骤305、对比摊铺机6的运行轨迹：
若摊铺机6与摊铺基线偏移距离大于偏移阈值，则输出摊铺偏移异常报警信号，进入步骤306；
若摊铺机6与摊铺基线偏移距离小于偏移阈值，则输出摊铺偏移正常报警信号，进入步骤307；
步骤306、报警反馈单元接收摊铺偏移异常报警信号后报警(摊铺偏移异常)，进入步骤308；
步骤307、报警反馈单元接收摊铺偏移正常信号后停止报警(摊铺偏移异常)；
步骤308、获取摊铺机6摊铺工作时的沥青温度；
步骤309、对比沥青工作温度是否处于正常范围；
若是，则进入步骤310；
若否，则进入步骤311；
步骤310、报警反馈单元停止报警(沥青工作温度异常)，进入步骤312；
步骤311、报警反馈单元报警(沥青工作温度异常)；
步骤312、返回步骤301。
综上所述，在摊铺机6摊铺时进行摊铺监控，一旦出现异常就进行报警并记录，对路面施工进行全面监控管理，保证施工质量。
请参考图5，其示出了本发明一个实施例提供的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法流程图，本实施例以该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法应用于图1所示实施环境中来举例说明。该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法的压实监控包括如下步骤：
步骤401、获取压路机7的定位数据和运动状态数据；
步骤402、对比碾压遍数：
若碾压遍数小于碾压遍数阈值，则输出碾压遍数异常报警信号，进入步骤403；
若碾压遍数大于等于碾压遍数阈值，则输出碾压遍数正常信号，进入步骤404；
步骤403、报警反馈单元接收碾压遍数异常报警信号后报警(碾压遍数异常)，进入步骤405；
步骤404、报警反馈单元接收碾压遍数正常信号后停止报警(碾压遍数异常)；
步骤405、对比压路机7的碾压速度：
若压路机7的压路速度大于压路速度阈值、或小于压路速度阈值，则输出压路速度异常报警信号，进入步骤406；
若压路机7的压路速度正常，则输出压路速度正常信号，进入步骤407；
步骤406、报警反馈单元接收压路速度异常报警信号后报警(压路速度异常)，进入步骤408；
步骤407、报警反馈单元接收压路速度正常信号后停止报警(压路速度异常)；
步骤408、对比压路机7的运行轨迹：
若压路机7与压路基线偏移距离大于偏移阈值，则输出压路偏移异常报警信号，进入步骤409；
若压路机7与压路基线偏移距离小于偏移阈值，则输出压路偏移正常报警信号，进入步骤410；
步骤409、报警反馈单元接收压路偏移异常报警信号后报警(压路偏移异常)，进入步骤411；
步骤410、报警反馈单元接收压路偏移正常信号后停止报警(压路偏移异常)；
步骤411、返回步骤401。
综上所述，在压路机7压路时进行压实监控，一旦出现异常就进行报警并记录，对路面施工进行全面监控管理，保证施工质量。
请参考图6，其示出了本发明一个实施例提供的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法流程图，本实施例以该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法应用于图1所示实施环境中来举例说明。该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法的人员管理包括如下步骤：
步骤501、获取工人的定位数据和运动状态数据；
步骤502、获取运输车5的定位数据和运动状态数据，并判断工人与运输车5之间的距离是否大于安全距离：
若是，进入步骤503；
若否，进入步骤504；
步骤503、报警反馈单元关闭报警信号(与运输车5过近)，进入步骤505；
步骤504、报警反馈单元开启报警信号(与运输车5过近)；
步骤505、获取摊铺机6的定位数据和运动状态数据，并判断工人与摊铺机6之间的距离是否大于安全距离：
若是，进入步骤506；
若否，进入步骤507；
步骤506、报警反馈单元关闭报警信号(与摊铺机6过近)，进入步骤508；
步骤507、报警反馈单元开启报警信号(与摊铺机6过近)；
步骤508、获取压路机7的定位数据和运动状态数据，并判断工人与压路机7之间的距离是否大于安全距离：
若是，则进入步骤509；
若否，则进入步骤510；
步骤509、报警反馈单元关闭报警信号(与压路机7机过近)，进入步骤511；
步骤510、报警反馈单元开启报警信号(与压路机7过近)；
步骤511、返回步骤501。
综上所述，对人员进行压实监控，一旦出现异常就进行报警并记录，从而避免隧道内照明不良的环境下工人与设备(运输车5、摊铺机6、压路机7)出现事故，保证安全施工。
请参考图7，其示出了本发明一个实施例提供的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法流程图，本实施例以该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法应用于图1所示实施环境中来举例说明。该基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法的振动监控包括如下步骤：
步骤601、获取压路机7的定位数据与运动状态数据；
步骤602、判断压路机7是否进行压路；
若是，则进入步骤603；
若否，则进入步骤601；
步骤603、读取压路机7的振动状态数据；
步骤604、依次判断振动状态数据是否异常，振动状态数据包括(夯锤频率、振捣器频率、压路机7振频、压路机7振幅)
若正常，则进入步骤605；
若异常，则进入步骤606；
步骤605、报警反馈单元关闭报警信号(振动状态异常)，进入步骤607；
步骤606、报警反馈单元开启报警信号(振动状态异常)；
步骤607、返回步骤601。
综上所述，在压路机7压路时进行振动监控，一旦出现异常就进行报警并记录，对路面施工进行全面监控管理，保证施工质量。
本发明提供了一套完备的沥青路面施工质量监控与报警响应方法，利用安装在施工车辆(运输车、摊铺机、压路机)上的RFID模块(运料追踪RFID应答器、运料追踪RFID阅读器)、温度监测模块和振动监测模块，结合精确的定位数据，可以实现准确的沥青施工质量监控和沥青料批次追踪，所述的监控参数和报警信息能够反馈施工现场人员，也能为后续的缺陷期管理和养护决策提供数据支持。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，其特征在于，包括：在路面施工过程中，工作单元上的工作模式RFID应答器(13)监测隧道洞口上的工作模式RFID阅读器(14)的信号，根据监测结果切换工作模式；
若工作单元上的工作模式RFID应答器(13)读取到隧道洞口上的工作模式RFID阅读器(14)的信号，则切换成隧道内工作模式；
进入隧道内工作模式时，关闭GNSS标签(151)，开启UWB标签(152)，采用UWB/SINS组合导航滤波算法估算目标位置和运动状态；
若工作单元上的工作模式RFID应答器(13)未读取到隧道洞口上的工作模式RFID阅读器(14)的信号，则切换成隧道外工作模式；
进入隧道外工作模式时，关闭UWB标签(152)，开启GNSS标签(151)，采用GNSS定位估算目标位置和运动状态。
2.根据权利要求1所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，其特征在于：卸料处的运料追踪RFID应答器(21)与摊铺机(6)收料处的运料追踪RFID阅读器(22)连接，记录沥青运输批次与摊铺位置。
3.根据权利要求1所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，其特征在于：摊铺机(6)和压路机(7)上的温度采集单元实时采集温度数据，并发送到温度数据处理单元，温度数据处理单元依据车底-铺面温度传播模型，计算铺面温度。
4.根据权利要求3所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，其特征在于：将摊铺位置与铺面温度进行对应匹配。
5.根据权利要求1所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，其特征在于：振动传感器采集摊铺机(6)和压路机(7)的振动状态数据，振动状态数据包括夯锤频率、振捣器频率、压路机(7)振频、压路机(7)振幅。
6.根据权利要求5所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，其特征在于：将摊铺位置与振动状态数据进行对应匹配。
7.根据权利要求3或5所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，其特征在于：报警数据处理单元读取工作单元位置与工作模式、铺面温度数据、振动状态数据，依据报警响应规则，输出监控参数的报警结果；报警反馈模块接收监控参数的报警结果后采用液晶显示单元和蜂鸣器进行展示。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法，其特征在于：采用组合导航滤波算法解算工作单元的位置与运动状态，
滤波解算步骤1、建立标准的反馈校正型卡尔曼滤波基本公式：
其中，xt为系统的状态变量，zt为观测变量，A为状态转移矩阵，H为观测矩阵，ut为控制变量，B为控制变量矩阵，wt和et分别为系统噪声(过程噪声)和观测噪声；
滤波解算步骤2、通过调谐，确定过程噪声协方差矩阵Q、观测噪声协方差矩阵R的初值，作为描述滤波噪声的特征矩阵：
其中，Δt为数据采样周期，D(δaQ)为加速度二维分量的过程误差方差，D(*)为UWB和SINS设备分别在x和y轴的观测误差方差，s为位移分量，v为速度分量，UWB的速度分量方差取位移分量的差分，SINS的位移分量方差取速度分量的积分；
滤波解算步骤3、在滤波过程中实时更新观测噪声协方差矩阵R：
dt＝(1-b)/(1-bk)
其中，Vt为残差，b为遗忘因子。
9.根据权利要求1所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理系统，其特征在于，包括有：
定位模块，包括有：
GNSS基站(11)，设置在室外开阔地带，用于收发GNSS信号；
UWB基站(12)，设置在隧道内洞顶高处，用于收发UWB脉冲信号；
工作模式RFID阅读器(14)，设置在隧道洞口；
工作模式RFID应答器(13)，设置在运输车(5)、摊铺机(6)、压路机(7)上，与工作模式RFID阅读器(14)连接；
组合定位标签(15)，设置在运输车(5)、摊铺机(6)、压路机(7)上，与工作模式RFID应答器(13)、GNSS基站(11)、UWB基站(12)连接；
运料追踪模块，包括有相互连接的：
运料追踪RFID应答器(21)，设置在运输车(5)卸料处；
运料追踪RFID阅读器(22)，设置在摊铺机(6)收料处，与运料追踪RFID应答器(21)连接；
温度监测模块，包括有：
温度采集单元，设置在摊铺机(6)与压路机(7)的底盘上，采集温度数据；
温度数据处理单元，与温度采集单元连接；
环境采集单元，布设在施工现场，采集环境气象数据；
振动监测模块，用于采集振动状态数据；
报警模块，包括有：
报警数据处理单元，与定位模块、温度监测模块、振动监测模块连接；
报警反馈单元，用于反馈报警结果；
控制终端(3)，与定位模块、运料追踪模块、温度监测模块、振动监测模块、报警模块、环境采集单元相连；所述控制终端(3)通过RS232与通讯模块相连，所述通讯模块与云服务器(4)相连。
10.根据权利要求9所述的基于组合导航技术的隧道内路面施工管理系统，其特征在于：所述组合定位标签(15)包括有：
GNSS标签(151)，与GNSS基站(11)、控制终端(3)连接；
UWB标签(152)，与UWB基站(12)、控制终端(3)连接；
IMU模块(153)，与控制终端(3)连接。
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|---|---|---|---|
| CN202210442035.5A CN114964252A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法及系统 |
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| CN202210442035.5A CN114964252A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种基于组合导航技术的隧道内路面施工管理方法及系统 |
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