点。北斗定位基站以50Hz的频率通过自组网通信装置30以广 播寻址方式发送基站定位数据到网络中的各节点。主控平台40会在电子地图中绘制出各 RTG起重机的预设路径，主控平台40可进一步发送各定位循迹装置20的预设路径，并不影 响发送基站定位数据。
[0069] 图5是单基站方式下定位循迹装置工作流程图。与定位循迹装置20相连的自组 网通信装置30接收到北斗定位基站10的基站定位信数据以后发送给定位循迹装置20内 的数据处理器22,数据处理器22实时解算出RTG起重机RTK坐标，主控平台40可根据需要 给某一定位循迹装置20发送RTG起重机预设路径，相应的RTG起重机开始自动纠偏巡航， 纠偏依据是RTG起重机RTK坐标和方向角计算模块回传的方向角数据。主控平台40也可 根据需要对各定位循迹装置发出回传指令，要求回传定位循迹装置20的当前坐标或接收 到的轨迹，在主控平台40的监控下，各定位循迹装置20仅在收到主控平台40回传指令时 才会将自己的坐标或轨迹进行上报，其余时间不进行上报，这样就避免了网络中可能出现 的多个节点同时上报自己的坐标而有可能造成的信息碰撞和网络的拥塞，定位循迹装置20 的坐标通过自组网通信模块30回传到主控平台。如果数据处理器22接收到与之相连的自 组网通信装置30发送来的预设路径，那么RTG起重机将会在数据处理器22的控制下进行 自动巡航和路径纠偏。纠偏算法是一种巡航算法，详见图12。经实际使用结果表明，上述做 法能够实现RTG起重机的定位和自动巡航功能。其中，数据处理器22为微处理器（Micro Controller Unit，MCU)、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP)，FPGA 等具有 数据处理功能的装置。
[0070] 在主控平台40发出回传指令时，如图5所示，自组网通信装置30接收到该指令以 后，就会通过把定位循迹装置20的坐标和所接收到的路径信息回传给主控平台40,这样可 以检验各定位循迹装置20的自组网通信装置30所接收到的预设路径是否正确，也可以监 测当前RTG起重机的RTK坐标，主控平台40可以建立起自己的数据库，将RTG起重机的RTK 坐标信息保存在数据库中进行统一记录。各定位循迹装置中集成的自组网通信装置可根据 路由表选择最佳路径进行坐标的回传。
[0071] 主控指令格式：
[0072]
【主权项】
1. 一种基于自组网方式的RTK北斗定位系统的起重机自动巡航系统，其特征在于，包 括： 至少一个北斗定位基站（10)，其接收北斗卫星的定位信号以获得所述北斗定位基站 (10)的基站定位数据，包括基站的载波相位观测值； 至少一个定位循迹装置（20)，其与起重机内的控制设备连接，用于接收北斗卫星的定 位信号以获得所述定位循迹装置（20)的RTG起重机定位数据；及 至少两个自组网通信装置（30)，其分别与所述北斗定位基站（10)和所述定位循迹装 置（20)通信，所述自组网通信装置（30)之间组建自组网； 在所述自组网当中，所述北斗定位基站（10)通过所述自组网通信装置（30)发送所述 基站定位数据，其中包括基站载波相位观测值；所述定位循迹装置（20)之间传递数据，所 述定位循迹装置（20)通过所述自组网通信装置（30)获得所述基站的载波相位观测值，并 结合所述RTG起重机定位数据进行RTK定位校准以获得RTG起重机RTK坐标，所述控制设 备根据所述RTG起重机RTK坐标与巡航算法实现自动巡航。
2. 如权利要求1所述的起重机自动巡航系统，其特征在于，所述定位循迹装置（20)包 括： 北斗移动定位模块（21)，其接收北斗卫星的定位信号以获得所述定位循迹装置（20) 的RTG起重机定位数据； 数据处理器（22)，其与所述北斗移动定位模块（21)以及所述控制设备连接，实现控制 所述定位循迹装置（20)的运行、数据处理以及RTK定位校准； 存储单元（23)，其与所述数据处理器（22)连接，用于存储接收到的预设路径信息，载 波相位信息和实时解算出的RTG起重机RTK坐标信息等数据；及 供电模块（24)，其通过电源转换来提供所述定位循迹装置（20)的工作电流。
3. 如权利要求2所述的起重机自动巡航系统，其特征在于，所述定位循迹装置（20)中 进一步设置方向角计算模块（25)，用于获取所述起重机的方向角数据；所述方向角计算模 块（25)与所述数据处理器（22)连接，将方向角数据传输给所述数据处理器（22)。
4. 如权利要求3所述的起重机自动巡航系统，其特征在于，所述数据处理器（22)根据 所述RTG起重机RTK坐标和所述方向角数据计算出所述起重机的速度矢量数据以预判所述 起重机的运动趋势，并根据所述起重机的预设路径对所述起重机进行控制调整一一纠偏， 生成控制指令发送给所述控制设备。
5. 如权利要求2所述的起重机自动巡航系统，其特征在于，所述供电模块（24)进一步 设置电源保护电路。
6. 如权利要求1所述的起重机自动巡航系统，其特征在于，所述自组网通信装置（30) 配置有通信修复功能；当自组网内的其他通信模块损坏或关闭时，所述自组网通信装置 (30)通过重新调整路由来自动恢复自组网。
7. 如权利要求1所述的起重机自动巡航系统，其特征在于，所述自组网通信装置（30) 配置有检测接收信号强度功能，以及配置有根据检测到的信号强度控制所述起重机避免相 互冲撞的功能。
8. 如权利要求1所述的起重机自动巡航系统，其特征在于，进一步设置有主控平台 (40)，所述主控平台（40)与一个自组网通信装置（30)连接并接入所述自组网，实现与所述 北斗定位基站（10)和/或所述定位循迹装置（20)连接；所述主控平台（40)配置有起重机 的预设路径，可以根据需求，要求各起重机回传 RTG起重机RTK坐标，实时监控与记录所述 起重机的位置。
9. 一种起重机自动巡航方法，利用如权利要求1-8中任一项所述的起重机自动巡航系 统，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一：所述北斗定位基站（10)和所述定位循迹装置（20)之间通过所述自组网通信 装置（30)组建自组网，所述北斗定位基站（10)发送所述基站定位数据，其中包括基站载波 相位观测值； 步骤二：所述定位循迹装置（20)获得所述基站的基站定位数据，并结合所述RTG起重 机定位数据进行RTK定位校准以获得RTG起重机RTK坐标； 步骤三：所述主控平台（40)通过所述自组网通信装置（30)发送所述RTG起重机的预 设路径； 步骤四：所述定位循迹装置（20)将所述RTG起重机RTK坐标传输至所述数据数据处 理器（22)，所述方向角计算模块（25)将起重机当前的方向角数据传输至所述数据处理器 (22)； 步骤五：所述数据处理器（22)根据所述RTG起重机RTK坐标和所述方向角数据计算出 所述起重机的速度矢量数据以预判所述起重机的运动趋势，并根据所述起重机的预设路径 对所述起重机进行纠偏； 步骤六：与所述定位循迹装置相连的控制设备根据定位循迹装置发出的控制指令控制 对所述起重机进行自动巡航。
10. 如权利要求9所述的起重机自动巡航方法，其特征在于，所述步骤五中，当所述起 重机的方向角数据相对于所述预设路径方向角的偏移量大于5°时，对所述起重机进行纠 偏。
【专利摘要】本发明公开了一种基于自组网方式的RTK北斗定位系统的起重机自动巡航系统，包括：至少一个北斗定位基站，用于获得北斗定位基站的基站定位数据；至少一个定位循迹装置，用于获得相应的RTG起重机定位数据，并且与起重机内的控制设备连接；及至少两个自组网通信装置，其分别与北斗定位基站和定位循迹装置通信，自组网通信装置之间组建自组网；北斗定位基站通过自组网通信装置发送基站定位数据；定位循迹装置之间传递数据，定位循迹装置通过自组网通信装置获得基站的载波相位观测值，并结合RTG起重机定位数据进行定位校准以获得RTG起重机RTK坐标，定位循迹装置根据RTG起重机RTK坐标与巡航算法通过控制设备实现自动巡航。本发明还公开了一种自动巡航方法。
【IPC分类】B66C13-18, B66C13-46
【公开号】CN104828698
【申请号】CN201510179670
【发明人】邱崧, 钟阳, 刘红英, 孙力, 周梅, 张聪慧, 金豫, 陈慧产
【申请人】华东师范大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月15日