基于北斗導航定位系統的高大架體垂直度檢測必要性研究

摘要：北斗導航定位系統中存在高大架體，目前針對這一高大架體的垂直度檢測方法已經提出，形成了一套完整的垂直度檢測系統，它屬于典型的高大架體實時垂直度在線監測系統，其中包括了定位監測系統以及眾多測量單元，本文專門介紹了這一垂直度在線監測系統，了解其中的測量單元與實時運算單元等諸多設備。最后分析基于北斗導航定位系統的高大架體垂直度在線監測方法。

關鍵詞：北斗導航定位系統;高大架體垂直度;測量單元;在線定位監測方法

在北斗導航定位系統中，它的最重要分支系統就是在線定位監測系統，其中配合多個測量單元主要展開定位監測，確保北斗雙天線系統觀測天線載波相位到位，基于短基線雙差求解算法求解實時夾角。整個過程中要運用重力加速度傳感器來獲取上表面線算法，分析實時夾角，結合角度值輸出實時運算單元來接收測量單元內容，同時實時計算出高大架體垂直度，最終將垂直度數據信息發送到云數據中心中，滿足在線監測數據要求。

一、北斗導航定位系統的各單元分析

（一）北斗導航定位系統的基本概述。北斗導航定位系統中是包含了高大架體實施垂直度在線監測系統的，它其中就包括了定位監測系統、云數據中心以及實時警示系統，同時它的定位監測系統中還包含了最重要的測量單元、實時運算單元以及無線傳輸單元。

（二）北斗導航定位系統的各單元分析。就以測量單元為例，它直接安裝在高大架體上，主要通過北斗雙天線系統觀測天線載波相位位置，同時采用短基線雙差求解算法求解高大架體傾斜絕對方向角，再參考重力加速度傳感器獲取重力加速度，并分析其表面發現與鉛錘的方向之間的實時夾角，最終輸出實時運算單元內容。

再說實時運算單元，它在接收測量單元過程中實時發送夾角以及夾角角度值，結合角度值三角函數來計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系，如果垂直度大于設定閾值，則希望定位監測系統驅動分析警示系統內容，建立現場警告機制，主要對無線傳輸單元實時垂直度數據發送內容進行分析，并全部發送至云數據中心中。

再次分析實時警示系統，對高大架體進行合理部署，確保在接收實時運算單元過程中也能同時發出告警信號，如果接收定位監測系統需要結合聲光電等多種形式進行警告通知，了解警示系統作用。

最后分析云數據中心，它在利用接收定位監測系統過程中主要依靠無線傳輸單元發送云數據中心數據內容，將定位數據信息全部存儲于高大架體中，確保高大架體正常運行。另外，云數據中心還配合APP為現場提供監視數據、質檢管理數據。在云數據中心接收到大量實時數據時它是超過設定閾值的，確保發送告警信息到達系統使用者方面。

除上述單元外，還包括了鉛錘方向測量單元、位置測量單元等等，它們在測量高大架體傾斜方面發揮了重要作用。參考北斗導航定位系統功能應用，它所建立的垂直度在線監測系統表現特征明顯，可結合告警信號中的不同告警等級進行分析，建立實時警示系統輸出機制。例如在低等級告警過程中就使用蜂鳴警告，高等級告警過程中就使用現場警報器[1]。

二、北斗導航定位系統的高大架體實時垂直度在線監測方法步驟

利用北斗導航定位系統，可實現對高大架體實時垂直度工進行在線監測，它的監測方法步驟具體如下：

首先針對待測高大架體頂部Pa位置水平安裝定位監測系統，在定位監測系統過程中分析測量單元以及運算單元的實際應用狀況，建立xyz坐標軸，配合測量單元重力加速度分析傳感器測量過程，了解在xyz三軸三大方向的分量組成相量內容。簡言之，主要是基于向量測量待測高大架體與鉛錘方向的傾角，由此計算垂直度數值。在高大架體垂直度計算過程中，它的線段表示待測能力較強，可基于Po點水平面分析Zx平面線段，確保Po在Zx平面之上[2]。

其次需要將定位監測系統直接安裝在塔吊操作室下方標準節位置，保持它與塔吊標準節橫梁上平面始終保持平行狀態。

第三要采用實時警示系統，在系統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。在連接實時警示系統過程中，要保證警示鈴處于塔吊中底部位置。

第四要在標準節位置結合設備重力加速度建立z軸，形成水平面xy平面，滿足左手坐標系建立坐標系統。確保A點設備重力加速度傳感器在表面的法向量xyz坐標系下形成三軸分量，組成綜合向量值，通過傳感器測量重力加速度箱梁內容，圍繞垂直度實時垂直度數值計算到位。

第五要根據短基線雙差進行針對性求解，分析A點設備建立正北方向水平扭轉角度，結合塔吊傾斜角分析其絕對方向，并求解[3]：

第六要觀測方向角與鉛錘方向夾角，計算實時運算單元內容，確保運算單元能夠根據實時垂直度進行針對性定義，最后可計算出塔吊實時垂直度。在分析垂直度數值過程中，要保證垂直度數值>第一設定閾值。確保實時警告單元能夠驅動蜂鳴器，保證駕駛員能夠隨時隨地發現異常，這在停機操作方面作用較大。就垂直度>第二設定閾值這一情況來看，它需要結合實時告警單元報警器進行被驅動操作，如此也能提醒現場人員快速撤離。

第七要參考北斗雙天線系統分析高大架體實時垂直度在線監測方法，了解A點設備建立實時垂直度分析體系，并建立5G無線通信模塊，可考慮采用TCP?soket模式發送信息數據到云數據中心，最后將數據記錄到數據庫之中。在TCP?Server分析過程中，需要將云數據中心的Web?Server運用于Web?Socket協議中，確保將接收數據推送到用戶Web界面中，并自動刷新Web界面，顯示新數據內容，同時對云數據設備運行狀態記錄所對應告警內容進行分析。

總結：目前基于北斗導航定位系統針對高大架體垂直度進行監測，需要相應建立監測系統，分析其監測規律與數據內容，保證預先警告到位。如此對解決重大安全風險的高大架體方面非常有效，而在建立實時在線監測系統過程中，北斗導航定位系統是發揮了重大價值作用的。

參考文獻：

[1]孟川舒，趙晶，張吉峰.鐵路車載北斗高精度一體化天線設計與實現[J].鐵路計算機應用，2019，271（10）：52-56.

[2]劉瑩，蔡體菁，劉洋，等.旋轉短基線北斗雙天線/MIMU定向方法[J].中國慣性技術學報，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].電子測試，2019，000（001）：27-28.

作者簡介：尹亮，（1980.11-），男，漢，陜西西安人，長安大學橋梁與隧道工程碩士學歷，陜西交通控股集團有限公司，高級工程師，從事工程現場管理。