一種管節(jié)安裝定位控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種管節(jié)安裝定位控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，管節(jié)隧道越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于水上交通工程中，管節(jié)法隧道施工是把已經(jīng)預(yù)制好的管節(jié)沉放到水中事先開挖好的溝槽中，再在水中將各管節(jié)拼裝連成一體的一種施工方法。
[0003]目前在管節(jié)水下沉放和對(duì)接施工中，全站儀法和GPS法是對(duì)管節(jié)定位常用的方法。這兩種方法通常是在管節(jié)的首尾各安裝一個(gè)測(cè)量塔，每個(gè)測(cè)量塔上設(shè)置GPS定位系統(tǒng)或者棱鏡，從而對(duì)管節(jié)進(jìn)行絕對(duì)定位，并根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量的絕對(duì)坐標(biāo)與管節(jié)在施工系統(tǒng)中的預(yù)設(shè)坐標(biāo)之間的差距調(diào)整管節(jié)的位置。雖然采用全站儀法或者GPS法可以測(cè)量管節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)，但是隨著待安管節(jié)與已安管節(jié)的距離不斷縮小，管節(jié)的入水深度逐漸增加，由于測(cè)量塔在深水條件下自身發(fā)生形變，會(huì)造成管節(jié)上各個(gè)特征點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)與根據(jù)全站儀法或者GPS法測(cè)量的結(jié)果計(jì)算出的坐標(biāo)之間存在偏差，影響待安管節(jié)與已安管節(jié)對(duì)接時(shí)待安管節(jié)的定位精度，從而導(dǎo)致管節(jié)的安裝定位準(zhǔn)確度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了提高管節(jié)安裝定位的準(zhǔn)確度，本發(fā)明提供了一種管節(jié)安裝定位控制系統(tǒng)和方法。
[0005]本發(fā)明第一方面提供了一種管節(jié)安裝定位控制系統(tǒng)，包括:控制裝置、定位裝置和聲吶測(cè)控裝置；
[0006]所述定位裝置固定設(shè)置在待安管節(jié)的安裝船上，用于獲取該定位裝置的位置參數(shù)；
[0007]所述聲吶測(cè)控裝置，包括分別安裝在安裝船上、待安管節(jié)上和已安裝管節(jié)上的測(cè)控單元；
[0008]所述聲吶測(cè)控裝置，用于通過(guò)聲波通訊獲取待安管節(jié)與安裝船之間的拖運(yùn)相對(duì)位置關(guān)系，以及待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的安裝相對(duì)位置關(guān)系；
[0009]所述控制裝置，用于:
[0010]在待安管節(jié)脫離安裝船前，根據(jù)所述位置參數(shù)，以及待安管節(jié)上標(biāo)定的各個(gè)特征點(diǎn)與所述定位裝置之間的標(biāo)定位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第一位置;根據(jù)待安管節(jié)的第一位置和待安管節(jié)的預(yù)設(shè)位置計(jì)算第一修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第一位置；
[0011]在待安管節(jié)脫離安裝船后，且待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的距離大于或等于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述位置參數(shù)和所述拖運(yùn)相對(duì)位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第二位置;根據(jù)待安管節(jié)的第二位置和所述預(yù)設(shè)位置計(jì)算第二修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第二位置；
[0012]在待安管節(jié)脫離安裝船后，且待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述安裝相對(duì)位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第三位置，根據(jù)待安管節(jié)的第三位置和所述預(yù)設(shè)位置計(jì)算第三修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第三位置。
[0013]進(jìn)一步的，所述定位裝置，包括:
[0014]至少兩臺(tái)GPS接收天線。
[0015]進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)，還包括:
[0016]設(shè)置在待安管節(jié)上的雙軸傾斜儀，用于獲取待安管節(jié)的橫向傾角和縱向傾角；
[0017]所述控制裝置，還用于根據(jù)所述橫向傾角和所述縱向傾角調(diào)整待安管節(jié)在安裝過(guò)程中的實(shí)時(shí)姿態(tài)。
[0018]進(jìn)一步的，所述聲吶測(cè)控裝置，包括:安裝在安裝船上的第一測(cè)控單元，安裝在待安管節(jié)上的第二測(cè)控單元和安裝在已安管節(jié)上的第三測(cè)控單元；
[0019]所述拖運(yùn)相對(duì)位置關(guān)系是通過(guò)所述第一測(cè)控單元和所述第二測(cè)控單元之間的聲波通訊測(cè)得的；
[0020]所述安裝相對(duì)位置關(guān)系是通過(guò)所述第二測(cè)控單元和所述第三測(cè)控單元之間的聲波通訊測(cè)得的。
[0021 ] 進(jìn)一步的，所述第二測(cè)控單元，包括:第一應(yīng)答器、第二應(yīng)答器和第三應(yīng)答器；
[0022]所述第三測(cè)控單元，包括:第四應(yīng)答器和第五應(yīng)答器；
[0023]所述安裝相對(duì)位置關(guān)系，包括:以第一應(yīng)答器-第二應(yīng)答器-第三應(yīng)答器，第一應(yīng)答器-第四應(yīng)答器-第五應(yīng)答器，第二應(yīng)答器-第四應(yīng)答器-第五應(yīng)答器的順序依次進(jìn)行聲波通訊，每次聲波通訊測(cè)量出的相應(yīng)應(yīng)答器之間的距離和深度。
[0024]進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述安裝相對(duì)位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第三位置，包括:
[0025]對(duì)各次聲波通訊測(cè)量出的相應(yīng)應(yīng)答器之間的距離和深度整合獲得整合數(shù)據(jù)，根據(jù)所述第二測(cè)控單元的各個(gè)應(yīng)答器與待安管節(jié)的標(biāo)定的應(yīng)答位置關(guān)系和所述整合數(shù)據(jù)確定待安管節(jié)的三維姿態(tài)，以及待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的安裝距離；
[0026]根據(jù)所述三維姿態(tài)和所述安裝距離確定待安管節(jié)的第三位置。
[0027]進(jìn)一步的，所述應(yīng)答位置關(guān)系是待安管節(jié)在制造完成后通過(guò)坐標(biāo)標(biāo)定得到的。
[0028]基于相同的構(gòu)思，本發(fā)明的第二方面提供了一種管節(jié)安裝定位控制方法，其特征在于，應(yīng)用本發(fā)明的第一方面任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，包括如下步驟:
[0029]將待安管節(jié)與安裝船進(jìn)行綁定，標(biāo)定待安管節(jié)上各個(gè)特征點(diǎn)與安裝船上的定位裝置之間的標(biāo)定位置關(guān)系；
[0030]分別在安裝船上、待安管節(jié)上和已安裝管節(jié)上安裝聲吶測(cè)控裝置的測(cè)控單元；
[0031 ]獲取所述定位裝置的位置參數(shù)；
[0032]利用所述聲吶測(cè)控裝置通過(guò)聲波通訊獲取待安管節(jié)與安裝船之間的拖運(yùn)相對(duì)位置關(guān)系，以及待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的安裝相對(duì)位置關(guān)系；
[0033]在待安管節(jié)脫離安裝船前，根據(jù)所述位置參數(shù)，以及所述標(biāo)定位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第一位置;根據(jù)待安管節(jié)的第一位置和待安管節(jié)的預(yù)設(shè)位置計(jì)算第一修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第一位置；
[0034]在待安管節(jié)脫離安裝船后，且待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的距離大于或等于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述位置參數(shù)和所述拖運(yùn)相對(duì)位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第二位置;根據(jù)待安管節(jié)的第二位置和所述預(yù)設(shè)位置計(jì)算第二修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第二位置；
[0035]在待安管節(jié)脫離安裝船后，且待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述安裝相對(duì)位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第三位置，根據(jù)待安管節(jié)的第三位置和所述預(yù)設(shè)位置計(jì)算第三修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第三位置。
[0036]進(jìn)一步的，所述位置參數(shù)包括:坐標(biāo)參數(shù)和方向參數(shù)。
[0037]進(jìn)一步的，所述標(biāo)定位置關(guān)系是待安管節(jié)在制造完成后通過(guò)坐標(biāo)標(biāo)定得到的。
[0038]本發(fā)明提供的管節(jié)安裝定位控制系統(tǒng)，通過(guò)安裝在安裝船上的定位裝置獲取位置參數(shù)，通過(guò)聲吶測(cè)控裝置獲取拖運(yùn)相對(duì)位置關(guān)系和安裝相對(duì)位置關(guān)系;在待安管節(jié)脫離安裝船前，根據(jù)位置參數(shù)，以及待安管節(jié)上標(biāo)定的各個(gè)特征點(diǎn)與定位裝置之間的標(biāo)定位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第一位置;根據(jù)待安管節(jié)的第一位置和待安管節(jié)的預(yù)設(shè)位置計(jì)算第一修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第一位置;在待安管節(jié)脫離安裝船后，且待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的距離大于或等于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)位置參數(shù)和拖運(yùn)相對(duì)位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第二位置;根據(jù)待安管節(jié)的第二位置和所預(yù)設(shè)位置計(jì)算第二修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第二位置；在待安管節(jié)脫離安裝船后，且待安管節(jié)與已安管節(jié)之間的距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)安裝相對(duì)位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第三位置，根據(jù)待安管節(jié)的第三位置和預(yù)設(shè)位置計(jì)算第三修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第三位置。從而能夠避免測(cè)量塔在水中發(fā)生形變影響對(duì)待安管節(jié)的定位精度，進(jìn)而提高管節(jié)安裝