本发明涉及一种GNSS精准定位建筑塔机横臂位置的可靠性验证方法，所述横臂位置利用建筑塔机横臂端部上的GNSS接收机的定位数据确定，所述方法包括：接收所述GNSS接收机的定位数据；确定建筑塔机当前的运动状态；根据建筑塔机当前的运动状态，确定可靠性验证约束条件，所述可靠性验证约束条件依据建筑塔机的运动状态的空间运动规律确定；根据所述可靠性验证约束条件，建立可靠性验证判定模型；以及确定GNSS接收机测量结果的可靠性。
1.一种GNSS精准定位建筑塔机横臂位置的可靠性验证方法，所述横臂位置利用建筑塔机横臂端部上的GNSS接收机的定位数据确定，其特征在于，所述方法包括：接收所述GNSS接收机的定位数据；
根据建筑塔机当前的运动状态，确定可靠性验证约束条件，所述可靠性验证约束条件依据建筑塔机的运动状态的空间运动规律确定；
根据所述可靠性验证约束条件，建立可靠性验证判定模型；以及确定所述GNSS接收机测量结果的可靠性；
其中，所述建筑塔机当前的运动状态为以下状态中的一种：
其中，针对建筑塔机横臂摆臂的运动状态，可靠性验证约束条件确定为条件方程式：其中，为横臂高度，Hn是指依据GNSS接收机测得的第n个历元时刻的高程位置数据所换算得到的横臂的实际高度，(Xn,Yn)是指依据GNSS接收机测得的第n个历元时刻的平面位置数据所换算得到的站心坐标系下的平面位置数据，C为横臂高度修正乘系数，C＝0.9999～1.0001，A为横臂高度修正加系数，如下地确定：A＝‑tan(i)×R
其中，i为横臂的微小竖向倾角，正值为仰角，负值为俯角，由高精度灵敏传感器装置测量获得，R为GNSS接收机所在位置距离塔身与横臂的连接处的横臂长度。
针对建筑塔机横臂摆臂的运动状态，建立可靠性验证判定模型为临界条件式：其中，ξ和μ为临界条件式的阈值参数，(Xn‑1,Yn‑1)是指依据GNSS接收机测得的第n‑1个历元时刻的平面位置数据所换算得到的站心坐标系下的平面位置数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值参数ξ如下的确定：其中，av,bv分别是所述GNSS接收机的竖直测量的固定误差和比例误差；H为建筑塔机的塔身高度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值参数μ如下的确定：其中，ah,bh分别是所述GNSS接收机的平面测量的固定误差和比例误差；L为建筑塔机塔身位置与GNSS基准站位置之间的距离。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位数据是经GNSS实时精密定位技术处理后获得的并通过数据通信链播发的历元时刻t、平面位置数据(Xt,Yt)、高程位置数据Ht以及定位精度信息。
6.一种GNSS精准定位建筑塔机横臂位置的可靠性验证方法，所述横臂位置利用建筑塔机横臂端部上的GNSS接收机的定位数据确定，其特征在于，所述方法包括：接收所述GNSS接收机的定位数据；
根据建筑塔机当前的运动状态，确定可靠性验证约束条件，所述可靠性验证约束条件依据建筑塔机的运动状态的空间运动规律确定；
根据所述可靠性验证约束条件，建立可靠性验证判定模型；以及确定所述GNSS接收机测量结果的可靠性，
其中，所述建筑塔机当前的运动状态为以下状态中的一种：
其中，针对建筑塔机横臂摆臂的运动状态，建立可靠性验证判定模型为临界条件式：其中，ξ和μ为临界条件式的阈值参数，为横臂高度，Hn是指依据GNSS接收机测得的第n个历元时刻的高程位置数据所换算得到的横臂的实际高度，(Xn,Yn)是指依据GNSS接收机测得的第n个历元时刻的平面位置数据所换算得到的站心坐标系下的平面位置数据，(Xn‑1,Yn‑1)是指依据GNSS接收机测得的第n‑1个历元时刻的平面位置数据所换算得到的站心坐标系下的平面位置数据，C为横臂高度修正乘系数，C＝0.9999～1.0001，A为横臂高度修正加系数，如下地确定：A＝‑tan(i)×R
其中，i为横臂的微小竖向倾角，正值为仰角，负值为俯角，R为GNSS接收机所在位置距离塔身与横臂的连接处的横臂长度。
GNSS精准定位建筑塔机横臂位置的可靠性验证方法
[0001] 本申请是2019年8月23日提交的发明名称为“一种建筑塔机横臂位置精准定位可靠性验证方法”、申请号为201910781843.2的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及建筑塔机技术领域，尤其涉及有关于建筑塔机横臂位置精准定位可靠性验证的技术。
背景技术
[0003] 为了避免碰撞或者检测塔身的健康状况，有时需要使用GNSS接收机对塔臂的端部所在的位置进行测量。
[0004] 目前对于横臂位置定位精度要求越来越高，另一方面，对于定位可靠性也要求越来越高，其目的是实现建筑塔机横臂位置精准定位。目前，都是假定GNSS的测量结果是精确的，缺乏对GNSS测量结果的可靠性进行验证环节，这使得基于GNSS定位的吊装作业施工过程存在潜在的风险。
发明内容
[0005] 本发明鉴于现有技术的以上情况作出，用以克服或缓解现有技术的以上问题，至少提供一种有益的选择。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种GNSS精准定位建筑塔机横臂位置的可靠性验证方法，所述横臂位置利用建筑塔机横臂端部上的GNSS接收机的定位数据确定，其特征在于，所述方法包括：接收所述GNSS接收机的定位数据；确定建筑塔机当前的运动状态；根据建筑塔机当前的运动状态，确定可靠性验证约束条件，所述可靠性验证约束条件依据建筑塔机的运动状态的空间运动规律确定；根据所述可靠性验证约束条件，建立可靠性验证判定模型；以及确定GNSS接收机测量结果的可靠性，所述建筑塔机当前的运动状态为以下状态中的一种：1)建筑塔机的横臂不摆臂；2)建筑塔机的横臂摆臂，其中，针对建筑塔机横臂摆臂的运动状态，可靠性验证约束条件确定为条件方程式：
[0007]
[0008] 其中，为横臂高度，Hn是指依据GNSS接收机测得的第n个历元时刻的高程位置数据所换算得到的横臂的实际高度，(Xn,Yn)是指依据GNSS接收机测得的第n个历元时刻的平面位置数据所换算得到的站心坐标系下的平面位置数据，C为横臂高度修正乘系数，C＝0.9999～1.0001，A为横臂高度修正加系数，如下地确定：
[0009] A＝‑tan(i)×R
[0010] 其中，i为横臂的微小竖向倾角，正值为仰角，负值为俯角，可由高精度灵敏传感器装置测量获得，R为GNSS接收机距离塔身与横臂的连接处的横臂长度。
[0011] 根据本发明的方法，由于用于确定横臂位置的GNSS接收机测量结果的可靠性得到验证，可以剔除不可靠的结果，因而可以确保横臂端部位置定位更加可靠精准。
附图说明
[0012] 结合附图可以更好地说明本发明的实施方式。附图仅是示意性的，不是按比例绘制的，也不是对本发明的保护范围的限制。在附图中，
[0013] 图1示出了依据本发明的一种实施方式的建筑塔机横臂位置定位可靠性验证方法的示意性流程图；
[0014] 图2示出了依据本发明的一种实施方式的建筑塔机的示意图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图，详细说明本发明的具体实施方式。这些实施方式都是示例性的，不是对本发明的保护范围的限制。
[0016] 现在有一种方法利用安装在建筑塔机横臂端部上的GNSS接收机的定位数据来确定横臂端部的位置，但是目前的方法均假定其测量结果是准确的，这可能与实际情况不符。本发明针对这种情况，进一步确定GNSS接收机的定位可靠性，从而使得横臂位置的确定更有保证。
[0017] 图1示出了依据本发明的一种实施方式的建筑塔机横臂位置定位可靠性验证方法的示意性流程图。
[0018] 如图1所示，依据本发明的一种实施方式的建筑塔机横臂位置定位可靠性验证方法包括以下的步骤：
[0019] 在步骤S101，接收安装在建筑塔机横臂端部位置上的GNSS接收机的定位数据,定位数据是经GNSS实时精密定位技术(例如GNSS RTK技术)处理后获得的并通过数据通信链播发的历元时刻t、平面位置数据(Xt,Yt)、高程位置数据Ht以及定位精度信息。
[0020] 图2示出了依据本发明的一种实施方式的建筑塔机的示意图。该建筑塔机包括固定装置21、立柱(塔身)22、横臂23、移动小车24、动滑轮25、第一吊绳段26、第二吊绳段27以及GNSS流动站(也称GNSS移动站)28。GNSS流动站28设置在横臂23的端部。移动小车24上还设置有定滑轮。
[0021] 在步骤S102，确定建筑塔机当前的运动状态。根据一种实施方式，将建筑塔机的运动状态分为2种：
[0022] 1、塔机不摆臂；
[0023] 2、塔机摆臂。
[0024] 例如可以通过确定塔机驾驶员操作手柄的状态的方式来确定塔机吊装作业的运动状态。
[0025] 在步骤S103，根据建筑塔机当前的运动状态，确定可靠性验证约束条件。
[0026] 根据一种实施方式，针对塔机不摆臂的情况，鉴于横臂高度 保持不变，可以基于几何约束条件，构造横臂高程几何约束的条件方程式： 其中，为横臂高度，Hn是指依据GNSS接收机测得的第n个历元时刻的高程位置数据所换算得到的横臂的实际高度，C为横臂高度修正乘系数，C＝0.9999～1.0001，A为横臂高度修正加系数，可以如下地确定：
[0027] A＝‑tan(i)×R
[0028] 其中，i为横臂的微小竖向倾角，正值为仰角，负值为俯角，可由高精度灵敏传感器装置测量获得，R为GNSS接收机距离塔身与横臂的连接处的横臂长度。
[0029] 根据一种实施方式，针对塔机摆臂的运动状态，GNSS接收机运动状态是一条以塔身为圆心的圆周轨迹，构造圆周轨迹几何约束的条件方程式
[0030] 然后，在步骤S104，根据约束条件，根据建筑塔机当前的运动状态以及对应的可靠性验证约束条件，建立可靠性验证判定模型。
[0031] 应该注意，在本发明的上下文，步骤S103并不一定需要给出具体的约束条件。约束条件可以仅仅是对约束模型的指示。步骤S103和S104可以合并为一个步骤，并最终给出判定模型，这些都在本发明的保护范围之内。即，尽管分为两个步骤进行描述，但是包括了这些情况。
[0032] 根据一种实施方式，根据塔机吊装运行行为以及塔机状态传感器数据(例如测量建筑塔机横臂摆臂的坐标方位角的角度传感器)，将精准定位可靠性判定构成一个基于临界阈值预警的算法准则。
[0033] 具体地，根据一种实施方式，针对横臂摆动且移动小车变幅的运动状态，构造高程几何约束的可靠性临界条件式(可靠性判定模型)
[0034] 根据一种实施方式，针对塔机摆臂的运动状态，构造圆周轨迹几何约束的可靠性临界条件式(可靠性判定模型)
[0035] 利用以上的公式使得对于可靠性的判定具有一定的弹性，避免由于例如对于对横臂的竖向倾角测量的偶然误差导致不必要的错误报警。
[0036] 根据本发明的实施方式是，利用上一历元定位结果与当前历元定位结果进行了可靠性验证的判定，使用的数据简单，准确性高。
[0037] 合理地确定阈值参数ξ和μ是非常重要的，本申请的发明人发现所确定的参数必须是保守的，它能够保证所有“纳伪”位置感知历元都被丢弃。
[0038] 根据一种实施方式，如下地确定这两个参数的值。
[0039] 阈值参数ξ如下的确定：
[0040]
[0041] 其中，av,bv分别是所述GNSS接收机的竖直测量的固定误差和比例误差；H为建筑塔机的塔身高度。
[0042] 所述阈值参数μ如下的确定：
[0043]
[0044] 其中，ah,bh分别是所述GNSS接收机的平面测量的固定误差和比例误差；L为建筑塔机塔身位置与GNSS基准站位置之间的距离。
[0045] 在本发明的实施方式中，
[0046] ξ：采用塔身高度H代替GNSS流动站与GNSS基准站之间的基线长度，考虑了GNSS接收机的竖直测量的固定误差和比例误差；
[0047] μ：采用塔身与GNSS基准站之间的距离L代替GNSS流动站与GNSS基准站之间的基线长度，且考虑了GNSS接收机的平面测量的固定误差和比例误差；
[0048] 相比传统方法，本案采用的方法将动态参数变成了静态参数，因而确定的阈值参数更为保守，能够保证“纳伪”位置感知历元被丢弃。
[0049] 然后在步骤S105，根据上述的可靠性判定模型，确定GNSS流动站测量结果的可靠性。例如在实际应用中，如果定位数据中的高程数据不能满足 则表明其测量结果有误。可根据所确定的可靠性判定模型来确定GNSS流动站定位结果的可靠性，在确定不可靠时，可以舍弃该历元时刻的定位数据，暂时不进行横臂位置的计算，或者进行报警，确保GNSS流动站定位结果更加可靠精准。
[0050] 本领域的技术人员应该清楚，本发明的对步骤的说明的顺序并不限制其实际执行的顺序。
[0051] 在确定GNSS流动站的定位数据可靠的情况下，可以利用该定位数据确定横臂端部的位置。
[0052] 本发明的上述详细的描述仅仅用于给本领域技术人员提供更进一步的信息，以用于实施本发明的优选方面，并不是对本发明的范围进行限制。对于在最宽广的范围内实施本发明，前述详细描述中可能存在一些不是必须的特征和步骤的结合，而是仅用于说明本发明的特别详细描述的代表性实施例。仅有权利要求用于确定本发明的保护范围。此外，为了获得本发明的附加有用实施例，在说明书中给出教导的各种不同的特征可通过多种方式结合，由于这些组合是可以理解的，因而这些方式没有被具体地例举出来。
