一種管節(jié)安裝定位控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及工程測量技術(shù)領域，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]隨著社會的進步和科技的發(fā)展，管節(jié)隧道越來越廣泛地被應用于水上交通工程中，管節(jié)法隧道施工是把已經(jīng)預制好的管節(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)水下沉放和對接施工中，全站儀法和GPS法是對管節(jié)定位常用的方法。這兩種方法通常是在管節(jié)的首尾各安裝一個測量塔，每個測量塔上設置GPS定位系統(tǒng)或者棱鏡，從而對管節(jié)進行絕對定位，并根據(jù)實時測量的絕對坐標與管節(jié)在施工系統(tǒng)中的預設坐標之間的差距調(diào)整管節(jié)的位置。雖然采用全站儀法或者GPS法可以測量管節(jié)的絕對坐標，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，由于測量塔在深水條件下自身發(fā)生形變，會造成管節(jié)上各個特征點的實際坐標與根據(jù)全站儀法或者GPS法測量的結(jié)果計算出的坐標之間存在偏差，影響待安管節(jié)與已安管節(jié)對接時待安管節(jié)的定位精度，從而導致管節(jié)的安裝定位準確度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了提高管節(jié)安裝定位的準確度，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、定位裝置和聲吶測控裝置；
[0006]所述定位裝置固定設置在待安管節(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)上的測控單元；
[0008]所述聲吶測控裝置，用于通過聲波通訊獲取待安管節(jié)與安裝船之間的拖運相對位置關(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)上標定的各個特征點與所述定位裝置之間的標定位置關(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)的預設位置計算第一修正參數(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設值時，根據(jù)所述位置參數(shù)和所述拖運相對位置關(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設位置計算第二修正參數(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)之間的距離小于預設值時，根據(jù)所述安裝相對位置關(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設位置計算第三修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第三位置。
[0013]進一步的，所述定位裝置，包括:
[0014]至少兩臺GPS接收天線。
[0015]進一步的，所述系統(tǒng)，還包括:
[0016]設置在待安管節(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)在安裝過程中的實時姿態(tài)。
[0018]進一步的，所述聲吶測控裝置，包括:安裝在安裝船上的第一測控單元，安裝在待安管節(jié)上的第二測控單元和安裝在已安管節(jié)上的第三測控單元；
[0019]所述拖運相對位置關(guān)系是通過所述第一測控單元和所述第二測控單元之間的聲波通訊測得的；
[0020]所述安裝相對位置關(guān)系是通過所述第二測控單元和所述第三測控單元之間的聲波通訊測得的。
[0021 ] 進一步的，所述第二測控單元，包括:第一應答器、第二應答器和第三應答器；
[0022]所述第三測控單元，包括:第四應答器和第五應答器；
[0023]所述安裝相對位置關(guān)系，包括:以第一應答器-第二應答器-第三應答器，第一應答器-第四應答器-第五應答器，第二應答器-第四應答器-第五應答器的順序依次進行聲波通訊，每次聲波通訊測量出的相應應答器之間的距離和深度。
[0024]進一步的，所述根據(jù)所述安裝相對位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第三位置，包括:
[0025]對各次聲波通訊測量出的相應應答器之間的距離和深度整合獲得整合數(shù)據(jù)，根據(jù)所述第二測控單元的各個應答器與待安管節(jié)的標定的應答位置關(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]進一步的，所述應答位置關(guān)系是待安管節(jié)在制造完成后通過坐標標定得到的。
[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，應用本發(fā)明的第一方面任一項所述的系統(tǒng)，包括如下步驟:
[0029]將待安管節(jié)與安裝船進行綁定，標定待安管節(jié)上各個特征點與安裝船上的定位裝置之間的標定位置關(guān)系；
[0030]分別在安裝船上、待安管節(jié)上和已安裝管節(jié)上安裝聲吶測控裝置的測控單元；
[0031 ]獲取所述定位裝置的位置參數(shù)；
[0032]利用所述聲吶測控裝置通過聲波通訊獲取待安管節(jié)與安裝船之間的拖運相對位置關(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)的預設位置計算第一修正參數(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設值時，根據(jù)所述位置參數(shù)和所述拖運相對位置關(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設位置計算第二修正參數(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)之間的距離小于預設值時，根據(jù)所述安裝相對位置關(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設位置計算第三修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第三位置。
[0036]進一步的，所述位置參數(shù)包括:坐標參數(shù)和方向參數(shù)。
[0037]進一步的，所述標定位置關(guān)系是待安管節(jié)在制造完成后通過坐標標定得到的。
[0038]本發(fā)明提供的管節(jié)安裝定位控制系統(tǒng)，通過安裝在安裝船上的定位裝置獲取位置參數(shù)，通過聲吶測控裝置獲取拖運相對位置關(guān)系和安裝相對位置關(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)上標定的各個特征點與定位裝置之間的標定位置關(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)的預設位置計算第一修正參數(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設值時，根據(jù)位置參數(shù)和拖運相對位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第二位置;根據(jù)待安管節(jié)的第二位置和所預設位置計算第二修正參數(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)之間的距離小于預設值時，根據(jù)安裝相對位置關(guān)系確定待安管節(jié)的第三位置，根據(jù)待安管節(jié)的第三位置和預設位置計算第三修正參數(shù)，修正待安管節(jié)的第三位置。從而能夠避免測量塔在水中發(fā)生形變影響對待安管節(jié)的定位精度，進而提高管節(jié)安裝