摘要：北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)中存在高大架體，目前針對(duì)這一高大架體的垂直度檢測(cè)方法已經(jīng)提出，形成了一套完整的垂直度檢測(cè)系統(tǒng)，它屬于典型的高大架體實(shí)時(shí)垂直度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中包括了定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及眾多測(cè)量單元，本文專門(mén)介紹了這一垂直度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，了解其中的測(cè)量單元與實(shí)時(shí)運(yùn)算單元等諸多設(shè)備。最后分析基于北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的高大架體垂直度在線監(jiān)測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng);高大架體垂直度;測(cè)量單元;在線定位監(jiān)測(cè)方法

在北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，它的最重要分支系統(tǒng)就是在線定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中配合多個(gè)測(cè)量單元主要展開(kāi)定位監(jiān)測(cè)，確保北斗雙天線系統(tǒng)觀測(cè)天線載波相位到位，基于短基線雙差求解算法求解實(shí)時(shí)夾角。整個(gè)過(guò)程中要運(yùn)用重力加速度傳感器來(lái)獲取上表面線算法，分析實(shí)時(shí)夾角，結(jié)合角度值輸出實(shí)時(shí)運(yùn)算單元來(lái)接收測(cè)量單元內(nèi)容，同時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算出高大架體垂直度，最終將垂直度數(shù)據(jù)信息發(fā)送到云數(shù)據(jù)中心中，滿足在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要求。

一、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的各單元分析

（一）北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基本概述。北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)中是包含了高大架體實(shí)施垂直度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的，它其中就包括了定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、云數(shù)據(jù)中心以及實(shí)時(shí)警示系統(tǒng)，同時(shí)它的定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中還包含了最重要的測(cè)量單元、實(shí)時(shí)運(yùn)算單元以及無(wú)線傳輸單元。

（二）北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的各單元分析。就以測(cè)量單元為例，它直接安裝在高大架體上，主要通過(guò)北斗雙天線系統(tǒng)觀測(cè)天線載波相位位置，同時(shí)采用短基線雙差求解算法求解高大架體傾斜絕對(duì)方向角，再參考重力加速度傳感器獲取重力加速度，并分析其表面發(fā)現(xiàn)與鉛錘的方向之間的實(shí)時(shí)夾角，最終輸出實(shí)時(shí)運(yùn)算單元內(nèi)容。

再說(shuō)實(shí)時(shí)運(yùn)算單元，它在接收測(cè)量單元過(guò)程中實(shí)時(shí)發(fā)送夾角以及夾角角度值，結(jié)合角度值三角函數(shù)來(lái)計(jì)算高大架體的垂直度。在這里，需要分析垂直度與閾值之間關(guān)系，如果垂直度大于設(shè)定閾值，則希望定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)分析警示系統(tǒng)內(nèi)容，建立現(xiàn)場(chǎng)警告機(jī)制，主要對(duì)無(wú)線傳輸單元實(shí)時(shí)垂直度數(shù)據(jù)發(fā)送內(nèi)容進(jìn)行分析，并全部發(fā)送至云數(shù)據(jù)中心中。

再次分析實(shí)時(shí)警示系統(tǒng)，對(duì)高大架體進(jìn)行合理部署，確保在接收實(shí)時(shí)運(yùn)算單元過(guò)程中也能同時(shí)發(fā)出告警信號(hào)，如果接收定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要結(jié)合聲光電等多種形式進(jìn)行警告通知，了解警示系統(tǒng)作用。

最后分析云數(shù)據(jù)中心，它在利用接收定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過(guò)程中主要依靠無(wú)線傳輸單元發(fā)送云數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)內(nèi)容，將定位數(shù)據(jù)信息全部存儲(chǔ)于高大架體中，確保高大架體正常運(yùn)行。另外，云數(shù)據(jù)中心還配合APP為現(xiàn)場(chǎng)提供監(jiān)視數(shù)據(jù)、質(zhì)檢管理數(shù)據(jù)。在云數(shù)據(jù)中心接收到大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)它是超過(guò)設(shè)定閾值的，確保發(fā)送告警信息到達(dá)系統(tǒng)使用者方面。

除上述單元外，還包括了鉛錘方向測(cè)量單元、位置測(cè)量單元等等，它們?cè)跍y(cè)量高大架體傾斜方面發(fā)揮了重要作用。參考北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)功能應(yīng)用，它所建立的垂直度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)表現(xiàn)特征明顯，可結(jié)合告警信號(hào)中的不同告警等級(jí)進(jìn)行分析，建立實(shí)時(shí)警示系統(tǒng)輸出機(jī)制。例如在低等級(jí)告警過(guò)程中就使用蜂鳴警告，高等級(jí)告警過(guò)程中就使用現(xiàn)場(chǎng)警報(bào)器[1]。

二、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的高大架體實(shí)時(shí)垂直度在線監(jiān)測(cè)方法步驟

利用北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高大架體實(shí)時(shí)垂直度工進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，它的監(jiān)測(cè)方法步驟具體如下：

首先針對(duì)待測(cè)高大架體頂部Pa位置水平安裝定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過(guò)程中分析測(cè)量單元以及運(yùn)算單元的實(shí)際應(yīng)用狀況，建立xyz坐標(biāo)軸，配合測(cè)量單元重力加速度分析傳感器測(cè)量過(guò)程，了解在xyz三軸三大方向的分量組成相量?jī)?nèi)容。簡(jiǎn)言之，主要是基于向量測(cè)量待測(cè)高大架體與鉛錘方向的傾角，由此計(jì)算垂直度數(shù)值。在高大架體垂直度計(jì)算過(guò)程中，它的線段表示待測(cè)能力較強(qiáng)，可基于Po點(diǎn)水平面分析Zx平面線段，確保Po在Zx平面之上[2]。

其次需要將定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直接安裝在塔吊操作室下方標(biāo)準(zhǔn)節(jié)位置，保持它與塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)橫梁上平面始終保持平行狀態(tài)。

第三要采用實(shí)時(shí)警示系統(tǒng)，在系統(tǒng)操作間中安裝并使用蜂鳴器，并取電220VAC，保證蜂鳴器能夠起到提醒塔吊操作人員的作用。在連接實(shí)時(shí)警示系統(tǒng)過(guò)程中，要保證警示鈴處于塔吊中底部位置。

第四要在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)位置結(jié)合設(shè)備重力加速度建立z軸，形成水平面xy平面，滿足左手坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系統(tǒng)。確保A點(diǎn)設(shè)備重力加速度傳感器在表面的法向量xyz坐標(biāo)系下形成三軸分量，組成綜合向量值，通過(guò)傳感器測(cè)量重力加速度箱梁內(nèi)容，圍繞垂直度實(shí)時(shí)垂直度數(shù)值計(jì)算到位。

第五要根據(jù)短基線雙差進(jìn)行針對(duì)性求解，分析A點(diǎn)設(shè)備建立正北方向水平扭轉(zhuǎn)角度，結(jié)合塔吊傾斜角分析其絕對(duì)方向，并求解[3]：

第六要觀測(cè)方向角與鉛錘方向夾角，計(jì)算實(shí)時(shí)運(yùn)算單元內(nèi)容，確保運(yùn)算單元能夠根據(jù)實(shí)時(shí)垂直度進(jìn)行針對(duì)性定義，最后可計(jì)算出塔吊實(shí)時(shí)垂直度。在分析垂直度數(shù)值過(guò)程中，要保證垂直度數(shù)值>第一設(shè)定閾值。確保實(shí)時(shí)警告單元能夠驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，保證駕駛員能夠隨時(shí)隨地發(fā)現(xiàn)異常，這在停機(jī)操作方面作用較大。就垂直度>第二設(shè)定閾值這一情況來(lái)看，它需要結(jié)合實(shí)時(shí)告警單元報(bào)警器進(jìn)行被驅(qū)動(dòng)操作，如此也能提醒現(xiàn)場(chǎng)人員快速撤離。

第七要參考北斗雙天線系統(tǒng)分析高大架體實(shí)時(shí)垂直度在線監(jiān)測(cè)方法，了解A點(diǎn)設(shè)備建立實(shí)時(shí)垂直度分析體系，并建立5G無(wú)線通信模塊，可考慮采用TCP?soket模式發(fā)送信息數(shù)據(jù)到云數(shù)據(jù)中心，最后將數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)之中。在TCP?Server分析過(guò)程中，需要將云數(shù)據(jù)中心的Web?Server運(yùn)用于Web?Socket協(xié)議中，確保將接收數(shù)據(jù)推送到用戶Web界面中，并自動(dòng)刷新Web界面，顯示新數(shù)據(jù)內(nèi)容，同時(shí)對(duì)云數(shù)據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)記錄所對(duì)應(yīng)告警內(nèi)容進(jìn)行分析。

總結(jié)：目前基于北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)針對(duì)高大架體垂直度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，需要相應(yīng)建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分析其監(jiān)測(cè)規(guī)律與數(shù)據(jù)內(nèi)容，保證預(yù)先警告到位。如此對(duì)解決重大安全風(fēng)險(xiǎn)的高大架體方面非常有效，而在建立實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過(guò)程中，北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)是發(fā)揮了重大價(jià)值作用的。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟川舒，趙晶，張吉峰.鐵路車載北斗高精度一體化天線設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2019，271（10）：52-56.

[2]劉瑩，蔡體菁，劉洋，等.旋轉(zhuǎn)短基線北斗雙天線/MIMU定向方法[J].中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2019，027（005）：605-609，617.

[3]魏景輝，廖林.一種新型北斗二代抗干擾零相位天線陣[J].電子測(cè)試，2019，000（001）：27-28.

作者簡(jiǎn)介：尹亮，（1980.11-），男，漢，陜西西安人，長(zhǎng)安大學(xué)橋梁與隧道工程碩士學(xué)歷，陜西交通控股集團(tuán)有限公司，高級(jí)工程師，從事工程現(xiàn)場(chǎng)管理。