一种基于北斗/GPS的海上施工定位系统的制作方法

本申请涉及卫星定位导航技术领域，尤其涉及一种基于北斗/GPS的海上施工定位系统。

背景技术：

海上施工存在着受风浪影响大，可作业时间短的不足，严重影响着施工效率。目前应用的自升式平台船在施工区驻位后，下放桩腿插入泥面，利用桩腿将平台船升至海面以上开始作业，该平台船受风浪影响小，且可以方便快捷的移动，但其在施工定位方面仍存在一定的局限性。高精度的施工定位技术是施工技术中的不可或缺的组成部分，是提高施工质量的一项重要手段。在远离海岸的深水码头和跨海大桥的桩基工程中，传统的采用经纬仪交会法或全站仪定位法已经不适应远离海岸的水上施工的精确定位。随着施工质量要求不断提高，掌握具有适应海工作业环境的施工精确定位技术十分重要。

技术实现要素：

本申请的一个目的是提供一种基于北斗/GPS的海上施工定位系统，使得海上施工有更高施工精度，对施工过程实时可观测，使得对施工过程中的全程的监控成为可能。

根据本申请的一个方面，提供了一种基于北斗/GPS的海上施工定位系统，该系统包括：

第一北斗/GPS双模接收机、第二北斗/GPS双模接收机、高精度倾角计、通讯模块以及工控机，所述第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机安装于船体一侧，高精度倾角计安装于船体的另一侧，所述第一北斗/GPS双模接收机、第二北斗/GPS双模接收机和高精度倾角计通过通讯模块与工控机建立连接。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，将所述高精度倾角计替换为第三北斗/GPS双模接收机。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机的设置与船体的长度方向平行。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机，采用实时动态差分法RTK实时定位采集位置数据。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述实时动态差分法RTK，由基准站、移动站和数据通讯链组成。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述通讯模块，采用RS-232串口通讯或TCP/IP通讯。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述工控机包括接收船体位置和角度数据的接收机通讯模块。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述工控机还包括用于开启多线程运行，实时计算、传输、保存数据的数据库通讯模块。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述工控机还包括用于将采集的船体坐标转化为工程坐标的坐标转换算法模块。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述工控机还包括将转换后的工程坐标显示在操作界面上的处理显示模块。

与现有技术相比，本申请基于北斗/GPS的海上施工定位系统采用两台北斗/GPS双模接收机和高精度倾角计的定位方案，利用RTK实时定位技术采集位置数据，通过无缝连接技术完成北斗/GPS双模接收机与工控机的对接，实现实时读取GPS信号。本申请基于北斗/GPS定位技术的海上施工定位系统使海上施工具有更高施工精度，且对施工过程实时可观测，从而使得施工过程中的全程的监控成为可能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本申请一个方面的基于北斗/GPS的海上施工定位系统结构框图；

图2示出根据本申请一个方面的通过RS-232串口通讯的接口程序流程图；

图3示出根据本申请一个方面的TCP/IP通讯的接口程序流程图；

图4示出根据本申请一个方面的工控机结构组成示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

如图1所示，根据本申请的一个方面，提供一种基于北斗/GPS的海上施工定位系统，该系统包括：第一北斗/GPS双模接收机、第二北斗/GPS双模接收机、高精度倾角计、通讯模块以及工控机，所述第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机安装于船体一侧，高精度倾角计安装于船体的另一侧，所述第一北斗/GPS双模接收机、第二北斗/GPS双模接收机和高精度倾角计通过通讯模块与工控机建立连接。

本申请实施例采用两台北斗/GPS双模接收机和高精度倾角计的定位方案，将实时采集的位置及角度数据通过通讯模块传输到工控机，完成北斗/GPS双模接收机与工控机的对接，实现实时读取GPS信号，节约成本。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，将所述高精度倾角计替换为第三北斗/GPS双模接收机。

本申请实施例也可采用三台北斗/GPS双模接收机的定位方案采集位置数据，并通过无缝连接技术完成北斗/GPS双模接收机与工控机的对接，实现实时读取GPS信号，定位精度更高。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机的设置与船体的长度方向平行。

本申请实施例，所述第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机平行于船体长轴线安装在船体的一侧，所述第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机之间的距离可根据船体实际长度设置。优选的，本申请第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机连线沿船体轴线方向且与船体的长边重合，高精度倾角计安装靠近船体中部的位置，形成一个三角定位，可更加准确的测量船体位置数据。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机，采用实时动态差分法RTK实时定位采集位置数据。

本申请实施例利用RTK实时定位技术采集位置数据，通过无缝连接技术完成北斗/GPS双模接收机与工控机的对接，可实现实时读取GPS信号。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述实时动态差分法RTK，由基准站、移动站和数据通讯链组成。

本申请实时动态差分法RTK，是建立在载波相位观测值基础上的实施动态定位系统，由基准站、移动站和数据通讯链三部分组成。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给移动站，移动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。移动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述通讯模块，采用RS-232串口通讯或TCP/IP通讯。可选的，本申请实施例第一北斗/GPS双模接收机和第二北斗/GPS双模接收机以及高精度倾角计将实时采集的位置及角度数据通过RS-232光纤串口通讯传输到工控机。

进一步地，上述基于北斗/GPS的海上施工定位系统中，所述工控机包括接收船体位置和角度数据的接收机通讯模块。

如图2所示，本申请实施中，通过RS-232串口通讯与工控机建立连接后，接收机通讯模块会自动读取串口数据，读取到报文后按照GGA报文的规范判断报文数据的完整性，并将数据存入局部变量。

如图3所示，本申请实施中，通过TCP/IP通讯与工控机建立连接后，输入端口地址，接收机通讯模块一直监听端口，当缓存内有数据时就直接读取，并判断其数据的完整性，报文存入局部变量，供下一个流程报文解析的时候调用。

进一步地，如图4所示，所述工控机还包括用于开启多线程运行，实时计算、传输、保存数据的数据库通讯模块。

本申请实施例通过数据库通讯模块可对数据进行实时计算、传输和保存，多线程运行，规避了常用的第三方GPS软件和船机控制、打桩控制程序等的延迟问题。本申请通过并发的数据处理方式，增强了整体系统的实时性，从而进一步的提高了施工精度。

进一步地，如图4所示，所述工控机还包括用于将采集的船体坐标转化为工程坐标的坐标转换算法模块，以及将转换后的工程坐标显示在操作界面上的处理显示模块。

由于北斗/GPS双模接收机定位的船体坐标属于WGS84坐标系，而常规的地面测量得到的点位是属于国家、地方或者工程的独立坐标系，本申请实施例在船体坐标至工程坐标的转换过程中，通过建立船体坐标系，使用已知点坐标确定船体坐标系与工程坐标系的转换关系，来计算出未知点的工程坐标，从而完成测量坐标至工程坐标的转换，并将转换后的工程坐标实时地显示在操作界面上。

综上，本申请基于北斗/GPS定位技术的海上施工定位系统使海上施工具有更高施工精度，且对施工过程实时可观测，从而使得施工过程中的全程的监控成为可能。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。