一种基于厘米级的压路机定位装置及方法.pdf

本发明公开了一种沥青路面施工过程中基于厘米级的压路机定位装置，包括基准站、移动站和服务器。所述基准站是将GPS装置放置坐标精确并且已知的位置上，所述移动站可认为是绑定在待测压路机上的GPS装置，所述GPS装置主要包括双频高增益天线、移动台、差分天线和电源线，所述服务器为大容量存储系统，能够对施工现场传来的位置数据进行分类存储。通过本发明可以获取沥青路面施工过程中压路机的精确位置信息，从而确定压路机是否按照规定的碾压程序完成碾压任务，提高压实效率，保证压实质量。

1.  一种基于厘米级的压路机定位装置，其特征在于：包括基准站(5)、移动站(6)和服务器(7)；所述基准站(5)内设置有一号GPS装置并且将基准站设置在已知坐标的位置上；所述移动站(7)内设置有二号GPS装置并且移动站(7)设置在待测的压路机上；移动站(6)同时接收卫星信号和基准站(5)的位置信息从而对压路机进行实时定位；所述服务器(7)接收移动站(6)传递的实时定位信息。

2.  根据权利要求1所述的一种基于厘米级的压路机定位装置，其特征在于：所述一号GPS和二号GPS的型号为K10分体式双频RTK。

3.  根据权利要求1所述的一种基于厘米级的压路机定位装置，其特征在于：所述基准站(5)和移动站(6)之间的数据通过电台传输技术进行传输。

4.  根据权利要求1所述的一种基于厘米级的压路机定位装置，其特征在于：所述移动站(6)和服务器(7)之间的数据通过CDMA/3G网络通讯技术进行传输。

5.  根据权利要求1所述的一种基于厘米级的压路机定位装置，其特征在于：所述服务器(7)采用空间数据库postgres并结合ssd空间存储和集群优化。

6.  一种基于厘米级的压路机的定位方法，其特征在于：包括顺序执行的以下步骤：
步骤一、根据待铺沥青混合料的类型，确定合理的碾压程序，配置不同型号的压路机组合；
步骤二、在待铺路段附近选择合适的基准站(5)位置，架设一台K10分体式双频RTK，并设置该台K10分体式双频RTK为“基站”模式的工作状态；
步骤三、根据碾压程序确定当前行进过程中的压路机为待测压路机，将一台K10分体式双频RTK固定在待测压路机上，并设置该台K10分体式双频RTK的工作方式为“移动站”模式的工作状态；
步骤四、移动站(6)通过同时接收卫星和基准站(5)的位置信息，通过处理得到待测压路机精准的位置数据信息，并实时传输至服务器(7)；
步骤五、服务器(7)对传来的数据进行处理和存储，用户即随时查询压路机的实时位置信息，并获取压路机的运行轨迹信息；
步骤六、通过对比碾压程序和压路机运行轨迹，判断施工过程是否按照碾压程序进行，及时调整施工方案。

7.  根据权利要求6所述的一种基于厘米级的压路机的定位方法，其特征在于：采集待测压路机位置数据时，移动站(6)每隔5s采集一次位置数据，同时每隔5s向服务器(7)发送一次gis数据包。

一种基于厘米级的压路机定位装置及方法
技术领域
本发明涉及交通领域，特别是沥青路面压实控制技术领域。
背景技术
改革开放以来，随着我国国民经济的繁荣富强，公路建设也得到了快速的发展。在高等级公路的建设中，沥青路面由于其具有诸多优点，得到了广泛的应用。作为一种柔性路面，沥青路面具有平整度好、无接缝、施工周期短、行车舒适以及噪声低等优点，在世界各国的高等级路面铺装中，沥青路面占到了很大的比例，并且仍将保持大比重的发展趋势。
然而近几年来，随着交通量的迅速增长，超载现象时常发生，我国修建的沥青路面在通车运营短短几年时间内，便会出现较为严重的早期损害现象。大量的调查研究表明：沥青路面发生的早期损害与路面的压实度直接相关。压实度不足，造成路面的孔隙率过大，雨水很容易的会渗入到路面内部，造成水损害和车辙等早期破坏；当然，压实度也不是越大越好，过压的路面会使空隙率变小或者压碎矿料，这样会出现泛油和失稳现象。这些早期损害的发生，不仅需要很多的人力、物力和财力进行修复，更重要的是它会严重影响路面的使用性能。
随着人们对路面性能要求的提高，对道路安全的重视，沥青路面压实工作的重要性得到了大家的重新认识。大量的研究和实践发现：压实的质量和压实的工艺对于路面的使用性能影响巨大。长期以来，我国在沥青路面方向做了大量的研究，重点放在了新材料的研发和新结构的设计上，对于沥青路面的压实工艺研究的相对较少。目前，国内关于沥青混合料压实工艺的研究尚不成熟，为达到规定的压实度要求，保证压实质量，大多数都是结合试验路的铺筑来确定合理的碾压程序。同时，对于沥青路面的压实，现场的施工人员大多都是凭经验进行碾压，随意性较大，往往压路机没有按照设定好的速度和遍数等参数进行碾压，与预先设定的碾压程序不符合，从而出现“过压”或“欠压”的情况，影响压实质量。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于厘米级的压路机的定位装置，用于解决现有的路面压实技术随意性大导致路面因过压或欠压而带来的压实质量不佳的技术问题。
技术方案：
在沥青路面施工过程中为保证路面在有效时间内按照设定碾压程序完成规定的碾 压遍数，有必要对压路机的运行轨迹进行测定。而沥青路面施工过程中压路机位置的测定能够为沥青路面碾压质量的监控提供技术保障，进而满足沥青混凝土路面的压实度，提升路面的实用性能。因此本发明方案从这一角度出发，具体采用如下技术方案：
一种沥青路面施工过程中压路机位置的测试装置，包括基准站、移动站和服务器。所述基准站是将一号GPS装置放置于坐标精确并且已知的位置上，能够接收卫星进行载波相位的观测并且通过数据链能将基准站的工作情况发射出去；所述移动站内设置有二号GPS装置并且移动站设置在待测的压路机上，它将接收的基准站载波相位和接收的卫星载波相位进行差分实现对移动站的准确定位；所述服务器为大容量存储系统，能够对施工现场传来的位置数据进行分类存储。
作为优选的，在本发明中所述一号GPS和二号GPS的型号为K10分体式双频RTK。其定位精度高，信号接收稳定，具有超长距离RTK作业技术，突破传统RTK作业距离，发挥更高经济效益。
作为优选的，在本发明中，所述基准站和移动站之间的数据传输设备采用电台传输技术。内置GM-46V电台，外接差分天线，电台频段范围广，无线传输速率快，可快速有效地传输工作情况。
作为优选的，在本发明中，所述移动站和服务器之间的数据传输设备采用CDMA/3G网络通讯技术。内置CDMA/3G网络通讯模块，可通过无线通讯技术将做好差分的精准gis数据包发送给服务器。
作为优选的，在本发明中，所述服务器采用空间数据库postgres并结合ssd空间存储和集群优化的技术，实时的对大量空间gis地理信息进行计算和存储。
上述定位装置的定位方法，包括以下步骤：
步骤一、根据待铺沥青混合料的类型，确定合理的碾压程序，配置不同型号的压路机组合；
步骤二、在待铺路段附近选择合适的基准站位置，架设一台K10分体式双频RTK，将工作方式设置为“基站”模式，并正确完成各参数的设置，配置好的K10分体式双频RTK即可进入“基站”工作状态；
步骤三、根据碾压程序确定当前行进过程中的压路机为待测压路机，将一台K10分体式双频RTK绑定在压路机上，并设置该台K10分体式双频RTK的工作方式为“移动站”模式，同时正确完成各参数的设置，配置好的移动站即可进入工作状态；
步骤四、移动站通过同时接收卫星和基准站的位置信息，通过处理即可得到压路机精准的位置数据信息，并实时传输至服务器；
步骤五、服务器对现场传来的数据进行处理和存储，用户即可随时查询压路机的实 时位置信息，并可获取压路机的运行轨迹信息；
步骤六、通过对比碾压程序和压路机运行轨迹，判断施工过程是否按照碾压程序进行，及时调整施工方案。
进一步的，在本发明中，采集待测压路机位置数据时，移动站每隔5s采集一次位置数据，同时每隔5s向后台服务器发送一次gis数据包。为保证所获取的压路机位置信息的实时性和准确性，需控制采集数据的时间间隔在一定范围内。
有益效果：
本发明根据沥青混合料的类型确定合理的碾压程序，在当前摊铺路段使用本发明装置和方法，通过对运行中的压路机进行定位，即可方便快速地获取待测压路机的位置信息，且精度达到厘米级；其次，通过服务器对现场传来的gis数据包进行处理和分析，即可连续获取压路机的实时的位置信息，同时通过观察压路机的碾压路径，即可了解在施工过程中压路机是否按照碾压方案进行碾压，掌握碾压层是否达到规定的压实质量要求，一旦发现不符合要求的地方，可及时采取补救措施，有效的避免出现“过压”和“欠压”现象的发生，保证沥青路面压实的均匀性，提高整个压实作业的效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为GPS装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种沥青路面施工过程中压路机位置的测试装置，包括基准站5、移动站6和服务器7。所述基准站5和移动站6上采用的GPS装置均为K10分体式双频RTK，其装置主要包括双频高增益天线1、移动台2、差分天线3和电源线4。所述移动台2可根据不同的功能需求分别设置为基站模式和移动站模式，其内置GM-46V接收电台和CDMA/3G网络通讯模块，可保证各部分之间数据有效传输；所述双频高增益天线1与移动台2相连接，用于接收卫星信号；所述差分天线3与移动台2相连接，当移动台设置在基准站5上时差分天线用于将从电台传过来的差分数据发射给移动站6，当移动台设置在移动站6上时其用于电台接收天线；所述电源线4主要用于给GPS装置供电。所述服务器7采用空间数据库postgres并结合ssd空间存储和集群优化的技术，实时的对大量空间gis地理信息进行计算和存储。
压路机位置的测试装置，其达到厘米级精度是基于实时动态测量原理。首先基准站5上的GPS装置对可视卫星进行连续跟踪观测，并将观测数据和测站信息，通过无线传 输设备实时地发送给移动站6，移动站6在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备接收基准站5传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出移动站6上的GPS装置位于每个观测点位时的三维坐标及其精度，即基准站5和移动站6之间的三维坐标差，在加上基准站5本身的已确定的坐标而得到每个观测点位的实时WGS-84经纬度坐标和大地高，然后经过坐标转换参数解算得出移动站6位于每个观测点位时的厘米级平面坐标，上述坐标的获得及转换等过程均为行业内公知的方法。
一种沥青路面施工过程中压路机位置的测试方法，包括以下步骤：
步骤一、因为不同沥青混合料的碾压成型需要不同类型的压路机组合，所以首先要根据待铺沥青混合料的类型，制定合理的碾压程序，从而确定需要精确定位的压路机；
步骤二、在待铺路段附近选择合适的基准站5位置，架设K10分体式双频RTK移动台2，并按要求安装、连接增益天线1和电台差分天线3，将工作方式设置为“基站”模式、数据链设置为“UHF”数据链模式，并正确完成各参数的设置，在配置好基准站之后，通过仪器自动采集即可获取基站当前GPS坐标；
步骤三、将一台K10分体式双频RTK绑定在待测压路机上，并按要求安装、连接增益天线1和电台差分天线3，将工作方式设置为“移动站”模式、数据链设置为“UHF”数据链模式，同时将差分方式设置为“电台差分”，频道设置为和基准站一致即可。在正确完成各参数的设置后，即可进入工作状态；
步骤四、配置好的基准站5和移动站6即可进入工作状态，基准站5通过差分天线3向移动站6发送差分信息，移动站6通过增益天线1和差分天线3同时接收卫星和基准站5的位置信息，通过差分处理即可得到压路机精准的位置数据信息，并通过网络通讯模块将数据实时传输至服务器7；采集待测压路机位置数据时，移动站6每隔5s采集一次位置数据，同时每隔5s向后台服务器7发送一次gis数据包；
步骤五、服务器7对现场传来的数据进行处理并存储，用户通过查询即可随时获取当前压路机的实时位置信息，同时通过调用数据库内的连续位置信息即可得到压路机的运行轨迹。
在安装双频高增益天线时，一定要尽可能架设在高处，同时保证安装位置尽量远离电磁波干扰，天线与电缆的接口处要做防水保护。
在安装差分天线时，一定要尽可能架设在高处，同时要尽可能远离卫星接收天线至少5米，其安装位置要离干扰源200米以外，如通讯发射塔、高压电线等。
在选择合适位置架设基准站时，应满足其架设位置的高度角在15度以上开阔，无大型遮挡物，保证周围无电磁波干扰，200米内没有微波站、雷达站、手机信号站等，50米内无高压线，同时在使用电台作业时，保证基准站到移动站之间最好无大型遮挡物，否则差分传播距离迅速缩短。
为保证该定位方法的精度，需要控制移动站在基准站的有效范围内。但考虑到道路工程是一项线形工程，有的公路延续数百公里、甚至上千公里，在压路机不断完成路段压实工作而向前推进的过程中，基准站也需要随之变换位置来保证两者之间的有效距离。因而为方便基准站快速有效地更换位置，保证道路工程连续不间断地施工，建议事先将基准站所需配备的GPS设备安装在一辆车上，并完成各参数的设置。在更换位置的过程中，只需将汽车开至合适的位置，基准站便会重新自动定位，整个系统即可继续获取位置信息。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。