[发明专利]一种打桩船定位控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种打桩船的定位及运动控制方法，通过船体上两个GPS信号接收器在平面内建立随船坐标系；根据接收的坐标信息，得到随船坐标系原点在绝对坐标系内的坐标；根据基桩轴心在船体上的位置，得到基桩轴心在随船坐标系下的坐标；使用扫描仪得到基桩轮廓后，计算出基桩实际位置，并得到基桩轴心偏移误差；打桩船就位后，确定船体上各个锚分布点在绝对坐标系中的位置坐标；定位船体中心坐标，当船在该点时，在随船坐标系中，得到各个连接点在绝对坐标系下的坐标；根据船体就位姿态，得到打桩船就位时随船坐标系原点位置；进而得出各方向运动速度；从而计算出在相应时刻各个锚机的收缆速度，来控制各个锚机收缆速率实现打桩船运动。

技术领域

本发明涉及一种打桩船定位及运动控制方法。

背景技术

随着海上基础设施工程建设规模的不断扩大，海上打桩船的使用越来越频繁。打桩船是一种海上打桩设备，通过打桩船将基桩安装在海下的土层中，基桩安装完成后即可在基桩上安装风力发电等作业平台。

打桩船使用抱桩器抱桩后，根据定位系统可以得到基桩轴心位置坐标，但抱桩器的抱紧方式，易使基桩轴心产生位置偏差，进而降低基桩定位及就位精度；打桩船在打群桩过程中，需要在作业区域和基桩运输船之间来回运动，进行打桩、吊桩作业，由定位系统确定船体位置后，由人工控制收放锚索的绞车，进而控制船体运动，人工操作的方式效率低且精度差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种使打桩船就位精度高、打桩效率快的定位及运动控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：打桩船定位及运动控制方法包括以下步骤：

步骤一、在船体上安装两个GPS信号接收器和扫描仪，在平面内，建立绝对坐标系XOY和随船坐标系X'O'Y'；

步骤二、GPS信号接收器接收坐标信息并结合卫星基站发出的差分信号，得出GPS信号接收器在绝对坐标系下的精确位置坐标；

步骤三、根据其中一个GPS信号接收器的位置坐标和安装位置，得到随船坐标系原点在绝对坐标系内的坐标O(X_O,Y_O)；

步骤四、根据两个GPS信号接收器位置坐标得到随船坐标系的Y’方向；

步骤五、使用扫描仪得到基桩轮廓后，计算出基桩实际位置，并与基桩理论位置比较，得到基桩轴心偏移误差δ(δ_x,δ_y)；

步骤六、打桩船拖航至作业区域并抛锚，锚索连接点处装有的测角仪测量锚索角度，再根据锚索放出长度，计算出各个锚分布点(P₁～P_n)在绝对坐标系XOY中的位置坐标，分别为

步骤七、定位船体中心O坐标，当船在O(X_O,Y_O)点时，各个锚与船体连接点(Q₁～Q_n)在绝对坐标系XOY下的坐标为

步骤八、在随船坐标系X'O'Y'中，根据各个连接点Q₁～Q_n与船中心O的位置关系，再结合定位的O的坐标，得到各个连接点在绝对坐标系XOY下的坐标为：

步骤九、立桩目标点位置为T'(X_T',Y_T')，根据船体就位姿态，得到打桩船就位时随船坐标系原点O'位置，

θ为船体转动角度；

步骤十、打桩船从O点运动至O'点，设定船体运动时长为a(s)，得出各方向运动速度为：

其中，v_X为绝对坐标系下船体沿X方向的运动速度，