基于gps的铁路大型养路机械自控装置和方法及相应的车辆的制作方法_2

文档序号:9304170阅读:来源:国知局
用两台同一型号的GPS定位仪成功消除这一部分误差。其消除方法 如下: 单GPS定位系统提供的定位精度是优于25米,为得到更高的定位精度,我们通常采用 差分GPS技术: 1. 1将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测; 1. 2根据基准站的已知坐标,计算出基准站到卫星的距离改正数; 1. 3基准站实时地将改正数据发送出去; 1. 4用户接收机在进行GPS观测的同时,也接收到基准站发出的改正数,并对通过GPS观测的定位结果进行改正。
[0030] 优选的是,通过步骤1. 4,提高GPS接收机的定位精度。
[0031] 优选的是,差分GPS技术分为三类,S卩:位置差分、相位差分、伪距差分,这三类差 分方式的工作原理相同,即都由基准站发送改正数,由用户站接收并对其测量结果进行改 正,以获得精确的定位结果;所不同的是,发送改正数的具体内容不一样,其差分定位精度 也不同。
[0032]A位置差分原理 安装在基准站上的GPS接收机观测四颗卫星后进行三维定位: A1.解算基准站的坐标,由于存在轨道误差、时钟误差、SA误差(SA误差是美国军方为 了限制非特许用户利用GPS进行高精度点定位而采用的降低系统精度的政策,简称SA政 策,它包括降低广播星历精度的e技术和在卫星基本频率上附加一随机抖动的S技术。) 影响、大气影响、多径效应以及其他误差,解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的, 存在误差; A2.计算出基准站到卫星的距离改正数; A3.基准站利用数据链将此改正数发送出去,由用户站接收,并且对其解算的用户站坐 标进彳丁改正,提_定位精度。
[0033] 优选的是,步骤A1-A3的先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。
[0034] 优选的是,位置差分法适用于用户站与基准站间距离在100km以内的情况。
[0035] B相位差分原理,亦称载波相位差分原理 载波相位差分技术又称RTK(RealTimeKinematic)技术,是实时处理两个测站载波 相位观测量的差分方法。
[0036] B1将基准站采集的载波相位发给用户接收机; B2用户接收机对载波相位求差解算坐标。
[0037] 载波相位差分可使定位精度达到厘米级,大量应用于动态需要高精度位置的领 域。
[0038] C伪距差分原理,亦称基准站-移动站差分系统 C1在已知坐标点的位置设置至少一台基准站GPS接收机; C2设置一台用户端GPS接收机; C3将基准站GPS接收机的定位数据与基准站GPS接收机的已知坐标点进行解算,得出 差分数据; C4通过数据链将差分数据修正参数实时播发出去; C5用户端GPS接收机接收通过数据链接收差分数据(RTVM)修正参数,并将差分数据 修正参数与用户端GPS接收机的定位数据进行修正解算。
[0039] 优选的是,步骤C1-C5中的所述已知坐标点为固定点。
[0040] 优选的是,步骤C1-C5的计算方法将定位精度提高到米级、甚至厘米级。
[0041] 优选的是,步骤C1-C5所述的差分数据为RTCM推广的标准差分协议和差分GPS业 务计算出的差分数据。
[0042] 所述RTCM为国际海运事业无线电技术委员会(RadioTechnicalCommissionfor MaritimeServices)的英文缩写。
[0043] 现有商用卫星在经差分处理后定位精度达10cm,无法满足指导施工车辆作业的精 度要求。
[0044] 本发明的第三方面提供的降低GPS定位误差的方法包括: a3.车辆驶入特征点时测量至少三次位置信息; b3.以测量所得数值为圆心,以卫星精度值为半径作圆; c3.取三次测量值皆位于极限位置的数据; d3.计算三次测量值的极限位置所组成的三角形的外接圆的半径。
[0045] 优选的是,以上步骤依a3、b3、c3、d3的顺序依次进行。
[0046] 步骤c3中,所述极限位置指三次测量值所确定的三个圆的圆心分别处于另外两 个圆的圆周上。
[0047] 步骤a3_c3中测量值的精度为卫星数据的精度。
[0048] 步骤d3中得出的外接圆的半径即为GPS定位精度,步骤d3中外接圆的半径小于 卫星精度,因此步骤a3-d3组成的方法起到降低GPS定位误差的作用。
[0049] 更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,不再赘述。
[0050] 本发明第三方面提供的降低GPS定位误差的方法的技术方案包括上述各部分的 任意组合,上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
[0051] 本发明第三方面提供的降低GPS定位误差的方法有效降低GPS定位仪的定位误 差,能简洁、有效地提_养路机械的作业效率。
[0052] 本发明第四方面提供一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆,其包括 车辆本体,该车辆本体装有机械自控装置。
[0053] 优选的是,所述机械自控装置为本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路 机械自控装置。
[0054] 优选的是,所述机械自控装置采用本发明第二方面所述的种基于GPS的铁路大型 养路机械自控方法。
[0055] 优选的是,所述机械自控装置采用本发明第三方面所述的降低GPS定位误差的方 法来降低GPS定位仪的定位误差。
[0056] 本发明第四方面提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆的工作方 式是:将铁路沿线所需作业量提前输入车辆的机械自控装置的存储器中,作业车辆高速行 驶至待作业路段,在车辆进行作业时,挂低速作业档,启动GPS定位仪,对车辆进行定位,同 时工控机提取数据存储器的数据库中关于此路段的作业数据,GPS定位仪定位完毕后,工控 机参照数据存储器的数据库中所存数据与实际测量仪器所测数据做对比,工控机根据比对 结果操作车辆中开始作业,在作业行进过程中GPS定位仪进行实时定位,在不同特征点,工 控机均比对数据存储器中存储的线路数据与车辆实测采集的线路数据,然后根据预定的作 业量对机械控制,实现自动操作。
[0057] 在车辆行驶到特征点时,GPS定位仪自动给出所在作业路段的位置信号,工控机接 收该位置信号,车辆挂作业档,并由工控机自动从存储器中调取相应位置的作业数据,与车 辆检测数据进行对比,给出作业量,将所需作业量传输到车辆原有的工控机I中,车辆在其 原有的工控机I控制下,自行按照所给操作量进行作业。
[0058] 在高速行车及低速作业时司机可随时手动操作所述GPS定位仪,以便校正线路位 置和数据。
[0059] 施工作业时设定固定步进量作为作业参考,当车辆在施工过程中遇到影响施工安 全的情况时,手动调节施工步进量与施工速度,从而在确保施工安全的同时实现机械的自 动化施工指导作业。
[0060] 更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,不再赘述。
[0061] 本发明第四方面提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆的技术方 案包括上述各部分的任意组合,上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范 围。
[0062] 本发明第四方面提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆能够实现 智能化操作,极大地减少养路工人的体力劳动,并能提高作业效率,极大地改善作业精度, 有效节约天窗时间,对提高铁路线路运力、节约通行时间具有积极效果。
【附图说明】
[0063] 图1为按照本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的一优 选实施例的减振装置的结构示意图。
[0064] 图2为按照本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的一优 选实施例的GPS定位仪控制系统示意图。
[0065] 图3为按照本发明第一方面所述的基于GPS的
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