高精度定位技术在工程机械领域的应用

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1、高精度定位技术在工程机械领域的应用一．背景随着GNSS技术的发展与成熟，其应用领域也越来越广泛。尤其在中国北斗卫星导航系统在亚太地区正式投入使用以来，使得卫星定位的精度有所提高，定位的稳定性和可靠性也大大提高。目前，高精度GNSS定位技术已经应用于多种大型工程机械的作业和状态监测上。利用GNSS卫星高精度定位技术，能够实现对大型机械设备的位置和姿态进行监测与控制。特别是挖掘机、推土机、平地设备、打桩机、钻孔机、取料机等工程机械设备，基于GNSS高精度定位技术的机械控制单元可以辅助操作员进行机械施工作业，提高工程质量和施工效率，同时也提高了作业的安全性。二．需求分析

2、一、工作原理高精度GNSS机械控制系统主要由多频GNSS接收天线、高精度GNSS接收机、自动控制单元和显示引导单元组成。l多频GNSS天线和高精度GNSS接收机：GNSS天线和接收机一般可以通过接收北斗导航卫星、GPS、GLONASS导航卫星的信号，利用高精度的定位算法得出天线的位置，从而推算出车辆的位置。配合使用陀螺、角度计或者利用双天线测向原理，可以精确测量车辆以及作业臂的位置及姿态。l显示引导单元：操作员通过显示引导设备可以更加清楚的掌握车辆的位置以及作业臂的状态，方便操作员更加灵活、准确的控制作业工具，使得作业效果更好、效率更高，作业更加安全。l自动控制单

3、元：对于部分作业机械，例如平地机和推土机，自动控制单元能够自动控制铲刀高度，使驾驶员工作更加轻松。l数据记录：车辆作业过程和结果能够全部被记录保存下来，并能够按要求上传到数据管理中心，方便施工管理人员随时查看施工进度和效果，追溯过程中出现的问题。以推土机平地系统为例，整套机械控制系统可分为RTK基准站、多频测量天线、GNSS接收机和显示控制器几部分。作业时，RTK基准站可固定架设在作业区域附近天空开阔的区域，差分改正信息通过GPRS网络或UHF电台发送给车载GNSS接收机。在推土机的铲斗上安装GNSS天线，利用高精度GNSS定位技术能够精确测量铲斗的位置和高度，自

4、动控制单元根据事先设定的地面高度与角度，自动控制铲斗的升降。驾驶员通过显示引导单元能够清楚的了解作业的进度，从而引导车辆快速完成全部作业。整个施工作业过程只需1~2次往返即可达到设计目标，精简了测量、放样等工序，一次性解决高程控制、平整度控制和坡度控制等问题，节省了大量的现场测量工作，使驾驶员工作更轻松，能够专注于驾驶，提高作业效率和安全性。二、应用案例1.在压路机上的应用利用高精度GNSS定位技术，能够精确记录压路机振动振幅达到规定值以后压实的路面轨迹，驾驶员能够从显示引导屏上清楚的看到需要压实的路面范围，作业过程中不会出现遗漏的作业区域，施工效果好；重复作业的

5、区域也大大减少，提高了作业效率。2.在挖掘机上的应用在挖掘机上安装高精度GNSS定位设备，引导操作手控制铲具的位置，可以减少作业前的测量和划线等工序，也能避免施工过程中对地下管线的破坏，提高作业效率和作业效果，使得作业更加安全、轻松。3.在推土机上的应用在推土机上安装高精度GNSS定位设备，通过测量车身的位置和航向、姿态，自动控制铲斗的高度，按照事先设定的高度、平整度和坡度要求来平整地面。4.在道路施工上的应用利用GNSS高精度定位技术，控制施工车辆的行驶和作业路径，能够大大提高路面铺设、标志线施画等作业的效率。5.在钻孔机上的应用利用GNSS高精度定位技术，引导

6、钻孔机的钻头精确指向设定的位置，控制钻孔深度和方向。6.在码头或矿山取料机上的应用码头或矿山的大型取料机由于体积较大，在工作时容易发生碰撞，利用GNSS高精度定位技术，可以精确测量取料臂的角度和铲斗的位置，能够引导操作员控制取料的位置，避免发生碰撞等安全事故。三．服务对接位置网公司可以提供的服务能力：1.高精度差分定位服务：a)差分信号播发服务，利用高精度差分定位技术，为工程机械提供精准的位置和姿态测量；b)提供永久性的位置参考坐标系，使得测量的位置数据可追溯，可重复。使得历史测量数据具备分析和应用价值；c)提供全国统一的测量坐标系，使得夸区域作业不需要多次标定测

7、量控制点，多个区域可以同时进行测量，并且获得的测量结果直接可用。简化了跨区域作业的工作，提高了作业效率。2.位置服务平台位置服务平台在为工程机械用户提供了一个位置查询服务平台，方便用户随时查询当前及历史作业数据，统计作业工作量；为建设部门提供工程进度查询及预测；为安全管理部门提供事故监管及预防的服务，对存在危险的机械操作提前预警，甚至做出控制行为限制，避免事故的发生。四．商业体现截至2013年底，中国工程机械主要产品保有量约为611~662万台。其中液压挖掘机141.9~153.8万台，73.5千瓦（100马力）以上推土机7.6~8.2万台，装载机171.6~18

8、5.9万台