重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统与流程

1.本发明涉及重型吊车吊钩斜拉监测技术领域，具体地，涉及一种重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统。


背景技术：

2.大型吊车作业时，一般都是靠驾驶员的观察经验和与外部工作人员的协作获取吊钩的大概位置从而进行调节控制，获取的位置信息不够直观准确且存在工作效率低，时效性不足，沟通不畅，人工成本高等问题，因此发生吊钩斜拉导致吊车侧翻的事件时有发生，造成重大的经济损失和人生伤害。
3.经过检索发现：
4.授权公告号为cn107140538b的中国发明专利《里程计gnss组合建筑施工塔吊机及吊装定点放样系统》，包括横臂、吊绳和吊钩，该建筑施工塔吊机与一吊装定点放样辅助系统配合，吊装定点放样辅助系统包括基准站、监控装置和客户终端，该建筑施工塔吊机还包括：在横臂上、吊钩正上方位置安装的流动站；用于检测吊绳的里程的里程计，流动站接收gnss卫星信号获得自身近似位置信息的同时从基准站处接收经卫星间差分处理后的综合误差改正信号，用于修正自身位置，获得厘米级精度的位置信息，并将位置信息发送给监控装置，里程计获取吊绳的里程，监控装置根据吊绳的里程和所述流动站的位置信息，确定吊钩的位置。该系统仍然存在如下问题：
5.吊车的吊臂和吊钩的中心位置是复杂的滑轮组传动装置，和钢筋缆绳，在吊臂和吊钩的中心位置安装定位模块在工程上实现难度很大，且会影响到缆绳的正常作业，也会对天线的信号接收造成很大的影响，因此，现有技术中均没有将定位模块安装在吊臂和吊钩中心位置的先例。另外，单纯的定位模块也无法知道具体的方向信息，包括吊臂的旋转角度以及吊钩的姿态信息，无法直观准确的了解到吊钩斜拉的真实状态。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统。
7.根据本发明的一个方面，提供了一种重型吊车吊钩斜拉的检测方法，包括：
8.实时获取吊臂顶端中心位置的卫星信号和吊臂顶端的方向信息；
9.实时获取吊钩顶端中心位置的卫星信号和吊钩顶端的方向信息；
10.实时获取驾驶舱位置的卫星信号和方向信息，并根据所述驾驶舱位置的卫星信号生成实时的rtk差分数据；
11.根据所述吊臂顶端中心位置的卫星信号和所述rtk差分数据，生成吊臂顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；
12.根据所述吊钩顶端中心位置卫星信号和所述rtk差分数据，生成所述吊钩顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；
13.根据所述吊臂顶端中心位置和吊钩顶端中心位置的定位信息以及所述吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，分别确定吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息；
14.根据所述吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息，得到所述吊钩目标点相对于所述吊臂顶端的垂直投影的相对位置，根据所述吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，得到吊臂的旋转角度和吊钩的姿态信息，进而获得二维的雷达图，完成对吊车吊钩斜拉的检测。
15.优选地，所述获取吊臂顶端中心位置的卫星信号和吊臂顶端的方向信息，包括：
16.将吊臂定位系统安装于所述吊臂顶端的中心位置，得到的所述吊臂定位系统自身的卫星信号即为所述吊臂顶端中心位置的卫星信号；
17.采用主从天线的方式，将主天线设置于所述吊臂顶端的一侧边沿上，将从天线设置于与所述主天线相对的吊臂顶端的另一侧边沿上，使得所述主天线和所述从天线之间的连线刚好穿过吊臂顶端的中心点，获取从主天线到从天线的方向信息即为所述吊臂顶端的方向信息；
18.所述方向信息包括：主天线到从天线的矢量线在水平面上的投影与地球真北方向的夹角即偏转角以及矢量线与地球水平面的夹角即俯仰角。
19.优选地，所述获取吊钩顶端中心位置的卫星信号和吊钩顶端的方向信息，包括：
20.将吊钩定位系统安装于所述吊钩顶端的中心位置，得到的所述吊钩定位系统自身的卫星信号即为所述吊钩顶端中心位置的卫星信号；
21.采用主从天线的方式，将主天线设置于所述吊钩顶端的一侧边沿上，将从天线设置于与所述主天线相对的吊钩顶端的另一侧边沿上，使得所述主天线和所述从天线之间的连线刚好穿过吊钩顶端的中心点，获取从主天线到从天线的方向信息即为所述吊钩顶端的方向信息；
22.所述方向信息包括：主天线到从天线的矢量线在水平面上的投影与地球真北方向的夹角即偏转角以及矢量线与地球水平面的夹角即俯仰角。
23.优选地，所述实时获取驾驶舱位置的卫星信号和方向信息，并根据所述驾驶舱位置的卫星信号生成实时的rtk差分数据，包括：
24.将基站系统安装于驾驶舱顶部露天的任意位置，获取卫星信号，并通过电台发出rtk差分数据；
25.采用主从天线的方式，将主天线设置于驾驶舱顶部靠后的位置上，将从天线设置于驾驶舱顶部靠前的位置上，且所述主天线和所述从天线所形成的矢量线与驾驶舱视野的中心正对方向重合，获取从主天线到从天线的方向信息即为所述驾驶舱位置的方向信息；
26.所述方向信息包括：主、从天线所指向的方向。
27.优选地，所述根据所述吊臂顶端中心位置的卫星信号和所述rtk差分数据，生成吊臂顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息，包括：
28.将所述吊臂顶端中心位置卫星信号的载波相位与所述rtk差分数据的载波相位进行计算，得到相位差分观测值；
29.对所述相位差分观测值进行实时处理，得到厘米级定位精度的定位信息，即为吊臂顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；
30.所述根据所述吊钩顶端中心位置的卫星信号和所述rtk差分数据，生成吊钩顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息，包括：
31.将所述吊钩顶端中心位置卫星信号的载波相位与所述rtk差分数据的载波相位进行计算，得到相位差分观测值；
32.对所述相位差分观测值进行实时处理，得到厘米级定位精度的定位信息，即为吊钩顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息。
33.优选地，所述根据所述吊臂顶端中心位置和吊钩顶端中心位置的定位信息以及所述吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，分别确定吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息，采用虚拟点定位法，包括：
34.所述吊钩目标点位于所述吊钩的挂钩位置，所述吊钩顶端的方向信息通过主从天线的方式获得；对所述吊钩目标点的位置信息进行如下计算：
35.a1(x)＝p1(x) d1
×
cosβ1
×
cosα1
36.a1(y)＝p1(y) d1
×
cosβ1
×
sinα1
37.a1(z)＝p1(z) l1
×
sinβ1
38.其中，a1(x),a1(y),a1(z)为吊钩目标点的位置坐标，p1(x),p1(y),p1(z)为用于获取吊钩顶端方向信息的吊钩主天线的位置坐标，d1为所述吊钩主天线到吊钩顶端中心点的水平距离，l1为吊钩顶端中心点到吊钩目标点的垂直距离，α1为吊钩主从天线延长线的偏转角，β1为吊钩主从天线延长线的俯仰角；
39.所述吊臂目标点位于吊臂滑轮组下方与揽胜连接的位置，所述吊臂顶端的方向信息通过主从天线的方式获得；对所述吊臂目标点的位置信息进行如下计算：
40.a2(x)＝p2(x) d2
×
cosβ2
×
cosα2
41.a2(y)＝p2(y) d2
×
cosβ2
×
sinα2
42.a2(z)＝p2(z) l2
×
sinβ2
43.其中，a2(x),a2(y),a2(z)为吊臂目标点的位置坐标，p2(x),p2(y),p2(z)为用于获取吊臂顶端方向信息的吊臂主天线的位置坐标，d2为所述吊臂主天线到吊臂顶端中心点的水平距离，l2为吊臂顶端中心点到吊臂目标点的垂直距离，α2为吊臂主从天线延长线的偏转角，β2为吊臂主从天线延长线的俯仰角。
44.优选地，所述根据所述吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息，得到所述吊钩目标点相对于所述吊臂顶端的垂直投影的相对位置，包括：
45.将所述吊钩目标点的位置信息减去所述吊臂目标点的位置信息，得到所述吊钩目标点相对于所述吊臂目标点的位置信息；
46.将得到的所述吊钩目标点相对于所述吊臂目标点的位置信息减去垂直误差，并投影到二维平面上，得到二维平面定位信息，即为所述吊钩目标点相对于所述吊臂顶端的垂直投影的相对位置；其中，所述垂直误差包括：吊钩顶端中心点到吊钩目标点的垂直距离和吊臂顶端中心点到吊臂目标点的垂直距离；
47.所述根据所述吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，得到吊臂的旋转角度和吊钩的姿态信息，包括：
48.根据所述吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，得到所述吊钩顶端方向信息的矢量线相对于地球水平面的投影与吊臂顶端方向信息的矢量线相对于地球水平面的投影的夹角，即为吊臂的旋转角度；
49.根据所述吊钩顶端的方向信息，得到所述吊钩顶端方向信息的矢量线在水平面上
的投影与地球真北方向的夹角即偏转角以及所述吊钩顶端方向信息的矢量线与地球水平面的夹角即俯仰角；
50.基于所述偏转角和所述俯仰角，得到吊钩当前的姿态信息；
51.将所述吊钩目标点相对于所述吊臂顶端的垂直投影的相对位置、所述吊臂的旋转角度和所述吊钩的姿态信息进行结合，即得到二维的雷达图。
52.优选地，所述方法，还包括：
53.根据所述驾驶舱位置的方向信息，得到驾驶舱正对的方向的角度，对得到的所述二维的雷达图进行方向角的修正，包括：
54.根据所述驾驶舱位置的方向信息，得到所述方向信息在水平面上的投影与地球真北方向的夹角，即得到驾驶舱正对的方向的角度；
55.根据所述驾驶舱正对的方向的角度，对所述二维的雷达图的平面坐标系进行如下旋转：
56.x
′
＝x*cos(θ)
‑
y*sin(θ)
57.y
′
＝x*sin(θ)
‑
y*cos(θ)
58.其中，(x,y)为原平面坐标系下的x轴和y轴坐标，(x',y')为旋转后平面坐标系下的x轴和y轴坐标，即对二维的雷达图进行方向角修正后的位置信息，0为驾驶舱正对的方向的角度；
59.旋转后的平面坐标系的y轴所指向的方向与驾驶舱位置的方向信息相重合，完成对所述二维的雷达图方向角的修正。
60.根据本发明的另一个方面，提供了一种重型吊车吊钩斜拉的检测系统，包括：
61.基站系统模块，该模块实时获取驾驶舱位置的卫星信号和方向信息，并根据所述驾驶舱位置的卫星信号生成实时的rtk差分数据；
62.吊臂定位系统模块，该模块实时获取吊臂顶端中心位置的卫星信号和吊臂顶端的方向信息，并根据所述吊臂顶端中心位置的卫星信号和所述rtk差分数据，生成吊臂顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；
63.吊钩定位系统模块，该模块实时获取吊钩顶端中心位置的卫星信号和吊钩顶端的方向信息，并根据所述吊钩顶端中心位置的卫星信号和所述rtk差分数据，生成吊钩顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；
64.信息处理系统模块，该模块根据所述吊臂顶端中心位置和吊钩顶端中心位置的定位信息以及所述吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，分别确定吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息；根据所述吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息，得到所述吊钩目标点相对于所述吊臂顶端的垂直投影的相对位置，根据所述吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，得到吊臂的旋转角度和吊钩的姿态信息，进而获得二维的雷达图，完成对吊车吊钩斜拉的检测。
65.优选地，所述基站系统该模块，包括：基站模块、基站主天线和基站从天线；所述基站模块安装在驾驶舱上，用于获取卫星信号并通过电台发送rtk差分数据至所述吊臂定位系统模块和所述吊钩定位系统模块；所述基站主天线设置于驾驶舱顶部靠后的位置上，所述基站从天线设置于驾驶舱顶部靠前的位置上，且所述基站主天线和所述基站从天线所形成的矢量线与驾驶舱视野的中心正对方向重合，所述基站模块获取从基站主天线到所述基站从天线的方向信息，并发送至所述信息处理系统模块。
66.优选地，所述吊臂定位系统模块，包括：吊臂定位模块、吊臂定位主天线和吊臂定位从天线；所述吊臂定位模块安装于吊臂顶端的中心位置，用于接收所述rtk差分数据，并根据自身的卫星信号进行差分解算，获得相对于所述基站模块的定位信息并发送至所述信息处理系统模块；所述吊臂定位主天线设置于所述吊臂顶端的一侧边沿上，所述吊臂定位从天线设置于与所述吊臂定位主天线相对的吊臂顶端的另一侧边沿上，使得所述主天线和所述从天线之间的连线刚好穿过吊臂顶端的中心点，所述吊臂定位模块获取从吊臂定位主天线到吊臂定位从天线的方向信息，并发送至所述信息处理系统模块。
67.优选地，所述吊钩定位系统模块，包括：吊钩定位模块、吊钩定位主天线和吊钩定位从天线；所述吊钩定位模块安装于吊钩顶端的中心位置，用于接收所述rtk差分数据，并根据自身的卫星信号进行差分解算，获得相对于所述基站模块的定位信息并发送至所述信息处理系统模块；所述吊钩定位主天线设置于所述吊钩顶端的一侧边沿上，所述吊钩定位从天线设置于与所述吊钩定位主天线相对的吊钩顶端的另一侧边沿上，使得所述主天线和所述从天线之间的连线刚好穿过吊钩顶端的中心点，所述吊钩定位模块获取从吊钩定位主天线到吊钩定位从天线的方向信息，并发送至所述信息处理系统模块。
68.优选地，所述系统，还包括控制终端，所述控制终端与所述信息处理系统模块通信连接；
69.所述控制终端包括显示模块和控制台；其中：
70.所述显示模块，用于显示所述二维的雷达图；
71.所述控制台，通过所述信息处理系统模块实现如下任意一项或任意多项功能：
72.‑
对所述基站系统模块、吊臂定位系统模块和/或吊钩定位系统模块进行参数调整；
73.‑
对所述基站系统模块进行基站位置校准；
74.‑
对所述电台频段进行设置；
75.‑
设有报警模块，所述报警模块预设距离阈值，当所述吊钩斜拉的距离大于等于所述距离阈值时报警；
76.‑
实时获取当前二维的雷达图。
77.由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：
78.本发明提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统，方便吊车操作员更直观的了解吊钩状态，大幅度降低吊钩斜拉侧翻的风险。
79.本发明提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统，提高吊车的作业效率。
80.本发明提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统，降低人工成本，减少不必要的沟通成本，降低因为侧翻带来的风险成本。
81.本发明提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统，采用双天线定向定位技术，通过虚拟点定位的方法，解决了在吊臂和吊钩目标位置安装定位天线困难的问题。
82.本发明提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统，保证了良好的信号接收条件。
83.本发明提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统，能实时获取到吊臂旋转的角度，吊钩的姿态信息，可以更加直观准确的获得吊钩斜拉的真实状态。
84.本发明提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统，提升吊车的智能化程度，进一步提升品牌竞争力。
附图说明
85.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
86.图1为本发明一实施例中重型吊车吊钩斜拉的检测方法流程图。
87.图2为本发明一实施例中重型吊车吊钩斜拉的检测系统结构示意图；其中，101为基站主天线，102为基站从天线，103为基站模块，201为吊臂定位主天线，202为吊臂定位从天线，203为吊臂定位模块，301为吊钩定位主天线，302为吊钩定位从天线，303为吊钩定位模块，4为信息处理系统模块。
88.图3为本发明一优选实施例中重型吊车吊钩斜拉的检测系统信号传递示意图。
89.图4为本发明一优选实施例中重型吊车吊钩斜拉的检测系统硬件结构示意图。
90.图5为本发明一优选实施例中获取驾驶舱位置的方向信息的原理图；其中，g为驾驶舱顶部俯视图，v为驾驶舱视野范围，r为驾驶舱视野正对方向即标准方向，101为基站主天线，102为基站从天线，104为主从天线矢量线。
91.图6为本发明一优选实施例中投影后的二维平面图；其中，c为吊钩在水平面的投影，x3,y3为吊钩在水平面的投影的坐标信息，中心点为吊臂顶端在水平面的投影，r为吊钩相对吊臂顶端在水平面的偏移距离。
92.图7为本发明一优选实施例中挂钩斜拉状态示意图；其中，b点为吊臂顶端的目标点，c点为摆动状态下的吊钩的目标点，r为缆绳长度，a为静止状态下的挂钩的目标点。
93.图8为本发明一优选实施例中吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息示意图；其中，α为方位角(偏转角)，β为俯仰角，真北方向为地球水平面与北极线相交的点所形成的方向。
94.图9为本发明一优选实施例中获取吊臂目标点和吊钩目标点的工作示意图；其中，201为吊臂定位主天线，202为吊臂定位从天线，301为吊钩定位主天线，302为吊钩定位从天线s为吊钩的中心位置，f为吊臂的中心位置。
95.图10为本发明一优选实施例中获取目标点时偏转角和俯仰角示意图；其中，p为主天线位置，q为从天线位置，a为目标点位置。
具体实施方式
96.下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
97.图1为本发明一实施例提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法流程图。
98.如图1所示，该实施例提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法，可以包括如下步骤：
99.s100，实时获取吊臂顶端中心位置和吊钩顶端中心位置的卫星信号以及吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息；实时获取驾驶舱位置的卫星信号和方向信息，并根据驾驶舱位置的卫星信号生成实时的rtk差分数据；
100.s200，根据吊臂顶端中心位置的卫星信号和rtk差分数据，生成吊臂顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；根据吊钩顶端中心位置的卫星信号和rtk差分数据，生成吊钩顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；
101.s300，根据吊臂顶端中心位置和吊钩顶端中心位置的定位信息以及吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，分别确定吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息；
102.s400，根据吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息，得到吊钩目标点相对于吊臂顶端的垂直投影的相对位置，同时通过吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，得到吊臂的旋转角度和吊钩的姿态信息，进而获得二维的雷达图，完成对吊车吊钩斜拉的检测。
103.在该实施例的s100中，作为一优选实施例，获取吊臂顶端中心位置的卫星信号和吊臂顶端的方向信息，可以包括如下步骤：
104.s1011，将吊臂定位系统安装于吊臂顶端的中心位置，得到的吊臂定位系统自身的卫星信号即为吊臂顶端中心位置的卫星信号；
105.s1012，采用主从天线的方式，将主天线设置于吊臂顶端的一侧边沿上，将从天线设置于与主天线相对的吊臂顶端的另一侧边沿上，使得主天线和从天线之间的连线刚好穿过吊臂顶端的中心点，获取从主天线到从天线的方向信息即为吊臂顶端的方向信息。
106.进一步地，作为一优选实施例，吊臂顶端的方向信息包括：主天线到从天线的矢量线在水平面上的投影与地球真北方向的夹角即偏转角以及矢量线与地球水平面的夹角即俯仰角。
107.在该实施例的s100中，作为一优选实施例，获取吊钩顶端中心位置的卫星信号和吊钩顶端的方向信息，可以包括如下步骤包括：
108.s1021，将吊钩定位系统安装于吊钩顶端的中心位置，得到的吊钩定位系统自身的卫星信号即为吊钩顶端中心位置的卫星信号；
109.s1022，采用主从天线的方式，将主天线设置于吊钩顶端的一侧边沿上，将从天线设置于与主天线相对的吊钩顶端的另一侧边沿上，使得主天线和从天线之间的连线刚好穿过吊钩顶端的中心点，获取从主天线到从天线的方向信息即为吊钩顶端的方向信息。
110.进一步地，作为一优选实施例，吊钩顶端的方向信息包括：主天线到从天线的矢量线在水平面上的投影与地球真北方向的夹角即偏转角以及矢量线与地球水平面的夹角即俯仰角。
111.在该实施例的s100中，作为一优选实施例，实时获取驾驶舱位置的卫星信号和方向信息，并根据驾驶舱位置的卫星信号生成实时的rtk差分数据，可以包括如下步骤：
112.s1031，将基站系统安装于驾驶舱顶部露天的任意位置，获取卫星信号，并通过电台发出rtk差分数据；
113.s1032，采用主从天线的方式，将主天线设置于驾驶舱顶部露天靠后的位置上，将从天线设置于驾驶舱顶部露天靠前的位置上，且主天线和从天线所形成的矢量线与驾驶舱视野的中心正对方向重合，获取从主天线到从天线的方向信息即为驾驶舱位置的方向信息。
114.进一步地，作为一优选实施例，驾驶舱位置的方向信息包括：主、从天线所指向的方向(驾驶舱视野的中心正对方向也是基站主从天线所指向的方向，也是二维雷达图前方所指向的方向)。
115.在该实施例的s200中，作为一优选实施例，根据吊臂顶端中心位置的卫星信号和rtk差分数据，生成吊臂顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息，具体可以包括如下步骤：
116.s2011，将吊臂顶端中心位置卫星信号的载波相位与rtk差分数据的载波相位进行计算，得到相位差分观测值；s2012，对相位差分观测值进行实时处理，得到厘米级定位精度的定位信息，即为吊臂顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息。
117.在该实施例的s200中，作为一优选实施例，根据吊钩顶端中心位置的卫星信号和rtk差分数据，生成吊钩顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息，具体可以包括如下步骤：
118.s2021，将吊钩顶端中心位置的卫星信号的载波相位与rtk差分数据的载波相位进行计算，得到相位差分观测值；
119.s2022，对相位差分观测值进行实时处理，得到厘米级定位精度的定位信息，即为吊钩顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息。
120.在该实施例的s300中，作为一优选实施例，根据吊臂顶端中心位置和吊钩顶端中心位置的定位信息以及吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，分别确定吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息，采用虚拟点定位法，可以包括如下步骤：
121.s30a，吊钩目标点位于吊钩的挂钩位置，吊钩顶端的方向信息通过主从天线的方式获得；对吊钩目标点的位置信息进行如下计算：
122.a1(x)＝p1(x) d1
×
cosβ1
×
cosα1
123.a1(y)＝p1(y) d1
×
cosβ1
×
sinα1
124.a1(z)＝p1(z) l1
×
sinβ1
125.其中，a1(x),a1(y),a1(z)为吊钩目标点的位置坐标，p1(x),p1(y),p1(z)为用于获取吊钩顶端方向信息的吊钩主天线的位置坐标，d1为吊钩主天线到吊钩顶端中心点的水平距离，l1为吊钩顶端中心点到吊钩目标点的垂直距离，α1为吊钩主从天线延长线的偏转角，β1为吊钩主从天线延长线的俯仰角；
126.s30b，吊臂目标点位于吊臂滑轮组下方与揽胜连接的位置，吊臂顶端的方向信息通过主从天线的方式获得；对吊臂目标点的位置信息进行如下计算：
127.a2(x)＝p2(x) d2
×
cosβ2
×
cosα2
128.a2(y)＝p2(y) d2
×
cosβ2
×
sinα2
129.a2(z)＝p2(z) l2
×
sinβ2
130.其中，a2(x),a2(y),a2(z)为吊臂目标点的位置坐标，p2(x),p2(y),p2(z)为用于获取吊臂顶端方向信息的吊臂主天线的位置坐标，d2为吊臂主天线到吊臂顶端中心点的水平距离，l2为吊臂顶端中心点到吊臂目标点的垂直距离，α2为吊臂主从天线延长线的偏转角，β2为吊臂主从天线延长线的俯仰角。
131.在该实施例的s400中，作为一优选实施例，根据吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息，得到吊钩目标点相对于吊臂顶端的垂直投影的相对位置，可以包括如下步骤：
132.s4011，将吊钩目标点的位置信息减去吊臂目标点的位置信息，得到吊钩目标点相对于吊臂目标点的位置信息；
133.s4012，将得到的吊钩目标点相对于吊臂目标点的位置信息减去垂直误差，并投影
到二维平面上，得到二维平面定位信息，即为吊钩目标点相对于吊臂顶端的垂直投影的相对位置；其中，垂直误差包括：吊钩顶端中心点到吊钩目标点的垂直距离和吊臂顶端中心点到吊臂目标点的垂直距离。
134.在该实施例的s400中，作为一优选实施例，根据吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，得到吊臂的旋转角度和吊钩的姿态信息，可以包括如下步骤：
135.s4021，根据吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，得到吊钩顶端方向信息的矢量线相对于地球水平面的投影与吊臂顶端方向信息的矢量线相对于地球水平面的投影的夹角，即为吊臂的旋转角度；
136.s4022，根据吊钩顶端的方向信息，得到吊钩顶端方向信息的矢量线在水平面上的投影与地球真北方向的夹角即偏转角以及吊钩顶端方向信息的矢量线与地球水平面的夹角即俯仰角；
137.s4023，基于偏转角和俯仰角，得到吊钩当前的姿态信息。
138.在该实施例的s400中，作为一优选实施例，获得二维的雷达图，可以包括如下步骤：
139.将吊钩目标点相对于吊臂顶端的垂直投影的相对位置、吊臂的旋转角度和吊钩的姿态信息进行结合，即得到二维的雷达图。
140.在该实施例中，作为一优选实施例，该方法，还可以包括如下步骤：
141.s500，根据驾驶舱位置的方向信息，得到驾驶舱正对的方向的角度，对得到的二维的雷达图进行方向角的修正，可以包括如下步骤：
142.s501，根据驾驶舱位置的方向信息，得到方向信息在水平面上的投影与地球真北方向的夹角，即得到驾驶舱正对的方向的角度；
143.s502，根据驾驶舱正对的方向的角度，对二维的雷达图的平面坐标系进行如下旋转：
144.x
′
＝x*cos(θ)
‑
y*sin(θ)
145.y
′
＝x*sin(θ)
‑
y*cos(θ)
146.其中，(x,y)为原平面坐标系下的x轴和y轴坐标，(x',y')为旋转后平面坐标系下的x轴和y轴坐标，0为驾驶舱正对的方向的角度；
147.s503，旋转后的平面坐标系的y轴所指向的方向与驾驶舱位置的方向信息相重合，完成对二维的雷达图方向角的修正。
148.θ为驾驶舱正对的方向角度，通过上述公式，将原来雷达图的位置信息x,y代入公式，得到新的位置信息x’,y’，新的位置信息即为对二维的雷达图方向角进行修正后的位置信息。
149.图2为本发明一实施例提供的重型吊车吊钩斜拉的检测系统结构示意图。
150.如图2所示，该实施例提供的重型吊车吊钩斜拉的检测系统，可以包括如下：
151.基站系统模块，该模块实时获取驾驶舱位置的卫星信号和方向信息，并根据驾驶舱位置的卫星信号生成实时的rtk差分数据；
152.吊臂定位系统模块，该模块实时获取吊臂顶端中心位置的卫星信号和吊臂顶端的方向信息，并根据吊臂顶端中心位置的卫星信号和rtk差分数据，生成吊臂顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；
153.吊钩定位系统模块，该模块实时获取吊钩顶端中心位置的卫星信号和吊钩顶端的方向信息，并根据吊钩顶端中心位置的卫星信号和rtk差分数据，生成吊钩顶端中心位置相对于驾驶舱位置的定位信息；
154.信息处理系统模块，该模块根据吊臂顶端中心位置和吊钩顶端中心位置的定位信息以及吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息，分别确定吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息；根据吊臂目标点和吊钩目标点的位置信息，得到吊钩目标点相对于吊臂顶端的垂直投影的相对位置，根据吊臂和吊钩的方向信息，得到吊臂的旋转角度和吊钩的姿态信息，进而获得二维的雷达图，完成对吊车吊钩斜拉的检测。
155.在该实施例中，作为一优选实施例，基站系统该模块，可以包括：基站模块103、基站主天线101和基站从天线102；基站模块安装在驾驶舱上，用于获取卫星信号并通过电台发送rtk差分数据至吊臂定位系统模块和吊钩定位系统模块；基站主天线设置于驾驶舱顶部靠后的位置上，基站从天线设置于驾驶舱顶部靠前的位置上，且基站主天线和基站从天线所形成的矢量线与驾驶舱视野的中心正对方向重合，基站模块获取从基站主天线到基站从天线的方向信息，并发送至信息处理系统模块。
156.在该实施例中，作为一优选实施例，吊臂定位系统模块，可以包括：吊臂定位模块203、吊臂定位主天线201和吊臂定位从天线202；吊臂定位模块安装于吊臂顶端的中心位置，用于接收rtk差分数据，并根据自身的卫星信号进行差分解算，获得相对于基站模块的定位信息并发送至信息处理系统模块；吊臂定位主天线设置于吊臂顶端的一侧边沿上，吊臂定位从天线设置于与主天线相对的吊臂顶端的另一侧边沿上，使得主天线和从天线之间的连线刚好穿过吊臂顶端的中心点，吊臂定位模块获取从吊臂定位主天线到吊臂定位从天线的方向信息，并发送至信息处理系统模块。
157.在该实施例中，作为一优选实施例，吊钩定位系统模块，可以包括：吊钩定位模块303、吊钩定位主天线301和吊钩定位从天线302；吊钩定位模块安装于吊钩顶端的中心位置，用于接收rtk差分数据，并根据自身的卫星信号进行差分解算，获得相对于基站模块的定位信息并发送至信息处理系统模块；吊钩定位主天线设置于吊钩顶端的一侧边沿上，吊钩定位从天线设置于与主天线相对的吊钩顶端的另一侧边沿上，使得主天线和从天线之间的连线刚好穿过吊钩顶端的中心点，吊钩定位模块获取从吊钩定位主天线到吊钩定位从天线的方向信息，并发送至信息处理系统模块。
158.在该实施例中，作为一优选实施例，该系统，还可以包括控制终端，控制终端与信息处理系统模块通信连接；
159.控制终端包括显示模块和控制台；其中：
160.显示模块，用于显示二维的雷达图；
161.控制台，通过信息处理系统模块实现如下任意一项或任意多项功能：
162.‑
对基站系统模块、吊臂定位系统模块和/或吊钩定位系统模块进行参数调整；
163.‑
对基站系统模块进行基站位置校准；
164.‑
对电台频段进行设置；
165.‑
设有报警模块，报警模块预设距离阈值，当吊钩斜拉的距离大于等于距离阈值时报警；
166.‑
实时获取当前二维的雷达图。
167.下面结合附图，对本发明上述实施例提供的技术方案进一步详细描述如下。
168.本发明上述实施例提供的重型吊车吊钩斜拉的检测系统，主要由四部分组成，如图2所示，包括：吊臂定位系统模块、吊钩定位系统模块、基站系统模块、信息处理系统模块。
169.吊臂定位系统模块主要是实时获取吊臂顶端的中心位置的定位信息和吊臂顶端的方向信息，将该信息通过数传电台实时发送到信息处理系统模块。
170.吊钩定位系统模块主要是实时获取吊钩顶端的中心位置的定位信息和吊钩顶端的方向信息，将该信息通过数传电台实时发送到信息处理系统模块。
171.基站系统该模块安装在驾驶舱上，主要是对吊臂顶端定位系统和吊钩定位系统提供实时的rtk差分数据，帮助两个定位系统进行高精度定位。同时基站系统模块的定向功能(获取方向信息)可以辅助雷达图实时的修正驾驶舱正对的方向。
172.信息处理系统模块主要获取吊臂定位系统模块和吊钩定位系统模块以及基站系统模块的定位数据和定向数据(方向数据)，进行统一的处理，生成方便驾驶员观察的雷达图发送到车机系统。同时将从车机端接收到的配置指令回传到其他三个系统，进行相应的参数配置。
173.检测系统启动后，基站系统模块获取到卫星信号，通过电台发出rtk差分数据，吊臂定位系统模块和吊钩定位系统模块同时接受到差分数据，根据自身的卫星信号进行差分解算，获得相对于基站的高精度定位信息，同时吊臂定位系统模块和吊钩定位系统该模块的双天线可以获取到主天线指向从天线的矢量线的俯仰角和偏转角，定位系统模块通过数传电台将定位数据和定向数据发送到信息处理系统模块，信息处理系统模块通过滤波算法后进行解算，解算出吊钩目标点相对于吊臂顶端的垂直投影的相对位置，同时通过定向数据可以解算出吊臂旋转的角度和吊钩的姿态信息。同时信息处理系统模块还接收到来自基站系统模块的方向信息，解算出驾驶舱正对的方向的角度，对雷达图进行方向角的修正，然后通过can总线，将吊臂和吊钩的姿态信息以及雷达图的位置信息发送到车载终端(控制终端)。如图3所示。
174.驾驶员可在控制终端对检测系统的一些参数进行配置，包括但不限于报警阈值、分辨率、刷新频率、电台频段、工作模式选择(工作模式，唤醒模式，休眠模式)、基站位置校准等。通过can总线传输到信息处理系统模块，信息处理系统模块识别出指令后，针对不同的指令对其他不同的模块进行配置。
175.图4为本发明一优选实施例提供的重型吊车吊钩斜拉的检测系统硬件结构示意图。
176.如图4所示，该系统包括：吊臂定位系统、吊钩定位系统、基站系统以及信息处理系统。
177.在该优选实施例中，吊臂定位系统包括：rtk主天线、rtk从天线、rtk电台天线、数据回传天线、rtk定位板卡、rtk数传电台、数据回传电台和单片机处理器。
178.其中：
179.rtk主天线用来获取位置信息，rtk从天线提供方向信息的参考。
180.rtk定位板卡进行rtk差分数据的解算，获取到定位和方向信息。
181.rtk数传电台和天线用来接收来自基站的rtk差分载波数据。
182.单片机处理器用来处理rtk差分数据，接收定位板卡的定位定向数据，并将处理后
的数据通过数据回传电台发送出去，同时可对电台和板卡的主要参数进行配置。
183.在该优选实施例中，吊钩定位系统包括：rtk主天线、rtk从天线、rtk电台天线、数据回传天线、rtk定位板卡、rtk数传电台、数据回传电台和单片机处理器。
184.其中，rtk主天线、rtk从天线、rtk电台天线、数据回传天线、rtk定位板卡、rtk数传电台、数据回传电台和单片机处理器的工作原理与吊臂定位系统相似，此处不再赘述。
185.在该优选实施例中，基站系统包括，rtk主天线、rtk从天线、rtk电台天线、数据回传天线、rtk定位板卡、rtk数传电台、数据回传电台和单片机处理器。
186.其中，rtk主天线、rtk从天线、rtk电台天线、数据回传天线、rtk定位板卡、rtk数传电台、数据回传电台和单片机处理器的工作原理与工作过程与吊臂定位系统相似，此处不再赘述。
187.在该优选实施例中，信息处理系统包括：吊臂定位系统数据接收天线、吊臂定位系统数据接收电台、吊钩定位系统数据接收天线、吊钩定位系统数据接收电台、基站系统数据接收天线、基站系统数据接收电台、单片机处理器和can总线模块。
188.其中：
189.吊臂定位系统数据接收天线和电台用来接收吊臂定位系统数据回传天线发来的定位定向数据，同时可以发送配置指令对吊臂定位系统进行参数配置。
190.吊钩定位系统数据接收天线和电台用来接收吊钩定位系统数据回传天线发来的定位定向数据，同时可以发送配置指令对吊钩定位系统进行参数配置。
191.基站系统数据接收天线和电台用来接收基站系统数据回传天线发来的定位定向数据，同时可以发送配置指令对基站系统进行参数配置。
192.单片机处理系器主要用来汇总三个电台接收到的数据，进行滤波和解算，得到雷达信息数据，发送到can总线，同时也接收can总线发来的配置指令，解析后分别发送到对应的电台。
193.can总线模块主要用来车载终端和信息处理系统的双向通讯。
194.在该优选实施例中，基站系统通过电台数据链实时将其载波观测量及基站坐标信息一同传送给吊臂和吊钩定位系统。吊臂和吊钩定位系统接收gps卫星的载波相位与来自基站系统的载波相位，并组成相位差分观测值进行实时处理，从而实时解算出厘米级的定位精度。
195.rtk差分数据中包括载波观测量和基站坐标信息。以基站坐标信息为基准，通过对载波观测量的解算即可得到吊臂和吊钩目标点的位置信息。
196.图5为本发明一优选实施例中提供的获取驾驶舱位置的方向信息的原理图。
197.如图5所示，设以驾驶员乘坐在驾驶舱视野所正对的方向为标准方向。则基站主天线与从天线所形成的矢量线要与标准方向重合。即主天线安装于驾驶舱顶部靠后的位置，从天线安装于驾驶舱顶部靠前的位置。
198.图6为本发明一优选实施例中提供的投影后的二维平面图。
199.如图6所示，y轴方向即为驾驶舱视线正对方向，也是基站主天线指向从天线的方向；圆心为吊臂顶端在水平面上的投影点；c点为吊钩目标点在水平面上的投影点；x3,y3为c点在该二维平面上的坐标值；r为c点到圆心的距离，也是吊钩的水平面投影到吊臂顶端的水平面投影的距离，这个距离越大说明吊钩斜拉程度越严重。
200.图7为本发明一优选实施例中挂钩斜拉状态示意图。
201.如图7所示，z轴为天向方向，与重锤线相重合；y轴方向即为驾驶舱视线正对方向，也是基站主天线指向从天线的方向；b点为吊臂顶端的目标点；c点为摆动状态下吊钩目标点；a点为静止状态下吊钩目标点；r为缆绳的长度。
202.图8为本发明一优选实施例中吊臂顶端和吊钩顶端的方向信息示意图。
203.如图8所示，采用主从天线的方式，将主天线设置于吊臂或吊钩顶端的一侧边沿上，将从天线设置于与主天线相对的顶端的另一侧边沿上，使得主天线和从天线之间的连线刚好穿过顶端的中心点，获取从主天线到从天线的方向信息即为所需的方向信息，即主天线到从天线的矢量线在水平面上的投影与地球真北方向的夹角即方位角(偏转角)以及矢量线与地球水平面的夹角即俯仰角。
204.如图9和图10所示，安装时测量出d1,l1,d2,l2这些信息后，即可通过主天线的位置信息和主从天线的方向信息计算出吊臂目标点f和吊钩目标点s的精确位置信息。
205.对吊钩目标点s的位置信息进行如下计算：
206.a1(x)＝p1(x) d1
×
cosβ1
×
cosα1
207.a1(y)＝p1(y) d1
×
cosβ1
×
sinα1
208.a1(z)＝p1(z) l1
×
sinβ1
209.其中，a1(x),a1(y),a1(z)为吊钩目标点s的位置坐标，p1(x),p1(y),p1(z)为吊钩主天线的位置坐标，d1为吊钩主天线到吊钩顶端中心点n的水平距离，l1为吊钩顶端中心点n到吊钩目标点s的垂直距离，α1为吊钩主从天线延长线的偏转角，β1为吊钩主从天线延长线的俯仰角；
210.对吊臂目标点f的位置信息进行如下计算：
211.a2(x)＝p2(x) d2
×
cosβ2
×
cosα2
212.a2(y)＝p2(y) d2
×
cosβ2
×
sinα2
213.a2(z)＝p2(z) l2
×
sinβ2
214.其中，a2(x),a2(y),a2(z)为吊臂目标点f的位置坐标，p2(x),p2(y),p2(z)为吊臂主天线的位置坐标，d2为吊臂主天线到吊臂顶端中心点m的水平距离，l2为吊臂顶端中心点m到吊臂目标点f的垂直距离，α2为吊臂主从天线延长线的偏转角，β2为吊臂主从天线延长线的俯仰角。
215.在该实施例中，误差d用来计算x,y上的目标点位置，误差l用来计算z轴上的目标点位置。其中，d1和l1是吊臂顶端的误差，l2和d2是吊钩的误差，这些数据在安装时即可通过传统的测量工具测量得到，精度可达到1mm，且安装好之后，在不移动设备的情况下，参数一直固定不变。
216.在该优选实施例中，无需在吊臂底端和吊钩挂钩的目标位置安装定位天线，只需根据主从天线所在的矢量线提取中心点位置即可获得目标位置信息。
217.在使用大型吊车进行相应的工作时，例如进行风力发电机组的吊装，吊臂长达百米，操作员肉眼很难进行精准判断，往往需要很多人辅助观察，沟通不畅效率低下，且很容易因为吊钩斜拉发生侧翻风险，带来无以估量的损失。采用本发明所描述的方案，操作员可以很直观的从中控屏幕上查看到吊钩的斜拉状态，还有吊臂和吊钩的姿态，每一步操控都能实时动态显示在屏幕上，无需额外的工作人员进行辅助观察，效率高且大幅度降低风险
和成本。
218.本发明上述实施例提供的重型吊车吊钩斜拉的检测方法及检测系统，采用了基于rtk(real
‑
time kinematic，实时差分定位)的高精度定位定向技术，对吊钩相对于吊臂顶端的相对位置进行实时的精确定位，以雷达图的形式可以显示在驾驶舱的中控屏幕(显示模块)上，驾驶员可通过屏幕实时获取吊钩的斜拉程度，实现高精度和高实效性，提高施工效率，节省额外的沟通成本和人工成本，大幅度降低发生斜拉侧翻的概率。
219.需要说明的是，本发明提供的方法中的步骤，可以利用系统中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照方法的技术方案实现系统的组成，即，方法中的实施例可理解为构建系统的优选例，在此不予赘述。
220.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。