一种施工机械导航系统及方法与流程

本申请属于施工机械领域的，尤其涉及一种施工机械导航系统及方法。

背景技术：

1、目前，施工机械在建筑施工中得到了广泛应用。然而，在施工过程中，由于建筑物的复杂性和施工机械的特殊性质，施工机械的导航问题一直是一个难题。因此，需要一种高效可靠的施工机械导航方法。

2、在现代工程建设中，施工机械的运用越来越得到广泛应用，其精度和效率对于工程建设的成功与否有着至关重要的作用。然而，在施工机械的操作过程中，如果没有适当的导航方法，将会影响施工效率且增加安全隐患。目前市场上常见的施工机械导航方式主要包括：gps导航、传感器导航、光电测距导航等，这些方法虽然能够基本满足施工机械导航需求，但仍存在一定的不足之处，例如无法适应多变的施工环境、精度较低、安全监控欠缺等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种施工机械导航系统及方法，以解决现有施工环境安全监控欠缺，无法高效对施工安全进行预警的技术问题。

2、本申请实施例的第一方面提供了一种施工机械导航方法，包括：

3、获取卫星信号，并根据所述卫星信号进行可见性分析，确定可用的卫星数量和位置分布，并选定目标卫星信号；

4、在施工机械操作前，需要通过接收卫星信号，并根据所述卫星信号进行可见性分析，以确定当前可用的卫星数量和位置分布，并选定目标卫星信号。这样可以确保能够获取到最高精度的定位数据，避免因卫星信号不稳定造成误差；

5、定位施工机械的位置坐标，根据所述目标卫星信号，通过三角定位算法计算所述施工机械的位置坐标，并通过粒子滤波算法对gps定位结果进行优化，得到优化位置坐标；

6、经过选定目标卫星信号后，利用三角定位算法计算出施工机械的位置坐标，然后再进行gps定位结果的优化，得到优化位置坐标。为进一步提高精度，本实现方案还采用了粒子滤波算法对gps定位结果进行优化，以确保施工机械的位置坐标更加准确。

7、计算安全运行参数，根据定位增强信号及所述优化位置坐标，计算施工机械的安全运行参数，所述安全运行参数包括施工机械的运行速度及最小间距值；所述定位增强信号包括建筑物三维模型以及施工机械的速度、位移、姿态方向。

8、根据本实现方案，定位增强信号包括建筑物三维模型以及施工机械的速度、位移和姿态方向等信息。通过这些数据，可以根据当前情况动态调整施工机械的运行速度和最小间距值，以确保机械在施工过程中的安全性。

9、进一步地，所述定位增强信号由加速度计和陀螺仪传感器计算测量得到，通过所述加速度计测量得到的加速度信息，推算物体的速度和位移；通过所述陀螺仪测量得到的角速度信息，推算物体的姿态。

10、通过测量加速度信息，并结合三角定位算法，可以推算出物体的速度和位移。而通过测量陀螺仪得到的角速度信息，则可以推算出物体的姿态。这样一来，通过综合分析上述数据，就可以更加准确地计算出施工机械的位置坐标和安全运行参数。

11、进一步地，根据所述定位增强信号及所述优化位置坐标，计算施工机械的安全运行参数，包括：根据所述施工机械与所述建筑物三维模型的最小距离动态调整所述施工机械的速度；当所述施工机械与所述建筑物三维模型的最小距离小于预设最小距离阈值时，向所述施工机械发送安全警报。

12、根据施工机械与建筑物三维模型的最小距离动态调整施工机械的速度。若该距离小于预设最小距离阈值，则会向施工机械发送安全警报。这样一来，可以在保证施工机械正常运行的同时，对施工过程进行必要的监测和预警，从而升级施工机械的安全性。

13、进一步地，所述建筑物三维模型由基础模型和点云数据构成，所述基础模型依据设计参数生成，所述点云数据附加在所述基础模型外侧。

14、其中基础模型是根据设计参数生成的。点云数据附加在基础模型外侧，以便更好地反映建筑物的真实情况。这样，即使建筑物发生了形态变化，通过重新对点云数据进行测量，也能够更加准确地计算出施工机械与建筑物的距离，从而精确地计算出机械的安全运行参数。

15、进一步地，所述基础模型依据设计参数分阶段生成，所述点云数据经过确认后，匹配所述设计参数后更新所述基础模型。这种方法能够更好地适应复杂施工环境，并且在更新方面也更加灵活，能够根据实际情况进行更新。

16、进一步地，所述建筑物三维模型按预设时间周期或预设施工进度比例进行更新。为了保证实时性，本实现方案中所述的建筑物三维模型按照预设时间周期或施工进度比例进行更新。这样一来，可以及时反映出建筑物的变化情况，并对施工机械的运行进行更加准确的监测和控制。

17、本申请实施例的第二方面提供了一种施工机械导航装置，包括：

18、获取单元，用于获取卫星信号，并根据所述卫星信号进行可见性分析，确定可用的卫星数量和位置分布，并选定目标卫星信号；

19、定位单元，用于定位施工机械的位置坐标，根据所述目标卫星信号，通过三角定位算法计算所述施工机械的位置坐标，并通过粒子滤波算法对gps定位结果进行优化，得到优化位置坐标；

20、计算单元，用于根据定位增强信号及所述优化位置坐标，计算施工机械的安全运行参数，所述安全运行参数包括施工机械的运行速度及最小间距值；所述定位增强信号包括建筑物三维模型以及施工机械的速度、位移、姿态方向

21、本申请提供的。

22、本申请实施例的第三方面提供了一种施工机械导航系统，其特征在于，所述施工机械导航系统包括施工机械、定位设备、增强设备以及计算设备；

23、所述定位设备用于获取卫星信号，并根据所述卫星信号进行可见性分析，确定可用的卫星数量和位置分布，并选定目标卫星信号；

24、所述定位设备定位施工机械的位置坐标，根据所述目标卫星信号，通过三角定位算法计算所述施工机械的位置坐标，并通过粒子滤波算法对gps定位结果进行优化，得到优化位置坐标；

25、所述增强设备用于建立建筑物三维模型以及获取所述施工机械的速度、位移、姿态方向；

26、所述计算设备用于根据定位增强信号及所述优化位置坐标，计算施工机械的安全运行参数，所述安全运行参数包括施工机械的运行速度及最小间距值。

27、本申请实施例的第四方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述方法的步骤。

28、本申请实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。

29、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过本发明所提供的施工机械导航方法，可以有效的解决现有技术的不足之处，并大幅提升施工机械导航系统的精度和安全性，从而更好地满足施工需求。

技术特征：

1.一种施工机械导航方法，其特征在于，所述导航方法包括：

2.如权利要求1所述的一种施工机械导航方法，其特征在于：所述定位增强信号由加速度计和陀螺仪传感器计算测量得到，通过所述加速度计测量得到的加速度信息，推算物体的速度和位移；通过所述陀螺仪测量得到的角速度信息，推算物体的姿态。

3.如权利要求1所述的一种施工机械导航方法，其特征在于：根据所述定位增强信号及所述优化位置坐标，计算施工机械的安全运行参数，包括：根据所述施工机械与所述建筑物三维模型的最小距离动态调整所述施工机械的速度；当所述施工机械与所述建筑物三维模型的最小距离小于预设最小距离阈值时，向所述施工机械发送安全警报。

4.如权利要求3所述的一种施工机械导航方法，其特征在于：所述建筑物三维模型由基础模型和点云数据构成，所述基础模型依据设计参数生成，所述点云数据附加在所述基础模型外侧。

5.如权利要求4所述的施工机械导航方法，其特征在于：所述基础模型依据设计参数分阶段生成，所述点云数据经过确认后，匹配所述设计参数后更新所述基础模型。

6.如权利要求3所述的一种施工机械导航方法，其特征在于：所述建筑物三维模型按预设时间周期或预设施工进度比例进行更新。

7.一种施工机械导航装置，其特征在于，所述导航装置包括：

8.一种施工机械导航系统，其特征在于，所述施工机械导航系统包括施工机械、定位设备、增强设备以及计算设备；

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

技术总结
本申请提供了一种施工机械导航系统及方法，其中方法包括：获取卫星信号并进行可见性分析，确定可用的卫星数量和位置分布，并选定目标卫星信号；定位施工机械的位置坐标，根据所述目标卫星信号，通过三角定位算法计算所述施工机械的位置坐标，并通过粒子滤波算法对GPS定位结果进行优化，得到优化位置坐标；计算安全运行参数，根据定位增强信号及所述优化位置坐标，计算施工机械的安全运行参数，所述安全运行参数包括施工机械的运行速度及最小间距值；所述定位增强信号包括建筑物三维模型以及施工机械的速度、位移、姿态方向。上述大幅提升施工机械导航系统的精度和安全性，从而更好地满足施工需求。

技术研发人员：李海燕,周振,元少波,梁文彬,林军畴
受保护的技术使用者：广东永和建设集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15