[发明专利]一种大型工件吊装过程姿态监测和定位装置

权利要求书

1.一种大型工件吊装过程姿态监测和定位装置，其特征在于，包括主机、从机A、从机B、基站；其中，主机分别与从机A、从机B之间无线通信，从机A、从机B与基站之间无线通信；主机位于驾驶舱内，从机A通过从机A安装支架固定于要吊装的大型工件表面，从机B通过从机B安装底盘固定于安装底座表面，基站位于施工环境中没有遮挡物的高处；所述从机A和从机B用于通过各自的嵌入式系统解算出吊装大型工件的绝对位置以及姿态信息，同时从机A用于通过基站提高定位精度，从机A和从机B用于通过无线通信模块将信息发送给主机；主机用于在屏幕上显示解算出的大型工件速度、加速度、相对于安装底座的距离信息以及大型工件吊装示意图；

所述的主机包括微处理器A、显示模块、无线数据传输模块A、主机控制键盘、直流稳压电源模块；其中，显示模块、无线数据传输模块A、主机控制键盘、直流稳压电源模块的输出端分别与微处理器A相连，直流稳压电源模块的输入端与车载电源连接；

所述的从机A包括微处理器B、无线数据传输模块B、三个GPS模块即GPS-A、GPS-B、GPS-C、电源转换模块A、姿态检测模块A、锂电池A；其中三个GPS模块、姿态检测模块A和无线数据传输模块B分别与微处理器B连接，电源转换模块A输出端分别与GPS-A，GPS-B，GPS-C的电源端和微处理器B的电源端连接，输入端与锂电池A连接；从机A三个GPS模块构成的平面即大型工件平面；

所述从机B包括微处理器C、GPS模块即GPS-D，无线数据传输模块C、电源转换模块B、锂电池B、姿态检测模块B；GPS-D和无线数据传输模块C分别与微处理器C连接；电源转换模块B的输出端分别与微处理器C和GPS-D的电源端连接，输入端与锂电池B连接；姿态检测模块B与微处理器C连接；从机B所处平面即安装底座的平面；

所述的基站包括微处理器D、GPS模块即GPS-E、无线数据传输模块D、电源转换模块C、锂电池C；其中GPS-E和无线数据传输模块D分别与微处理器D连接；电源转换模块C的输出端分别与微处理器D和GPS-E的电源端连接，其输入端与锂电池C连接。

2.根据权利要求1所述的一种大型工件吊装过程姿态监测和定位装置，其特征在于，从机A的三个GPS模块用于通过计算得到大型工件的实时位置信息，其中，吊装大型工件中心在三维空间中X、Y、Z轴方向的坐标分别为从机A三个GPS模块在X、Y、Z轴上坐标和的三分之一；从机A的每个GPS模块的精确位置采用载波相位差分技术，基站的GPS实时将其载波观测量及基站坐标信息一同传送到从机A和从机B；从机A和从机B接收GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位，并组成相位差分观测值进行实时处理，解算坐标实时位置信息。

3.根据权利要求1或2所述的一种大型工件吊装过程姿态监测和定位装置，其特征在于，从机A安装支架的形状外圈呈环状，中间呈圆形，两者圆心位置相同，环状外圈与中心圆形通过3根条状半径条辐连接，条幅长度大于等于300mm，且均匀分布，相邻条幅中心线夹角为 120°；从机A的三个GPS模块分别安装于不同的条幅上。

4.根据权利要求1或2所述的一种大型工件吊装过程姿态监测和定位装置，其特征在于，从机A安装支架、从机B安装底盘的上面板分别固定连接从机A和从机B，从机A安装支架的下面板分别通过固定吸盘固定于大型工件表面和安装底座表面；所述的固定吸盘为磁力固定组合吸盘或真空吸盘。

5.根据权利要求1或2所述的一种大型工件吊装过程姿态监测和定位装置，其特征在于，所述主机微处理器A用于移植实时操作系统的应用程序框架，实现不同的任务调度；在硬件驱动和实时操作系统基础上移植嵌入式应用中的图形支持系统，显示吊装大型工件位置、姿态信息和交互界面。

6.根据权利要求1或2所述的一种大型工件吊装过程姿态监测和定位装置，其特征在于，所述的无线数据传输模块A、无线数据传输模块B、无线数据传输模块C、无线数据传输模块D采用全双工无线通信模块； GPS-A、GPS-B、GPS-C、GPS-D、GPS-E采用有源陶瓷天线；该天线集成LC带通滤波器、低噪声前端放大器、低噪声二级放大器，用于对接收到的GPS信号预处理；所述的姿态检测模块A、姿态检测模块B集成了6轴惯性测量单元和3轴磁力计的芯片。