[发明专利]一种铁路施工建站定位数据测量装置及定位方法

权利要求书

1.一种铁路施工建站定位方法，其特征在：所述定位方法基于一种铁路施工建站定位数据测量装置来实现，所述测量装置包括：

三角支架（1）、基板（2）和转动板（3），所述三角支架（1）的顶部与所述基板（2）的下表面通过微调平机构（13）连接，所述转动板（3）间隔设于所述基板（2）的上方并通过连接转轴（4）与所述基板（2）转动装配；

所述基板（2）上设置有第一编码器（5）和控制单元（6），所述第一编码器（5）通过齿轮副（7）与所述转动板（3）啮合装配；

所述转动板（3）上设置有第二编码器（8）和倾角传感器（9），所述第二编码器（8）的转轴与测距装置（10）连接；

所述微调平机构（13）包括与所述三角支架（1）顶部连接的微调机构外壳（1301），所述微调机构外壳（1301）的内腔中设置有调平座（1302），所述调平座（1302）的竖直部与所述基板（2）连接，所述微调机构外壳（1301）的内腔中设置有呈环形布置的三个弹簧（1303），所述弹簧（1303）的两端分别抵在所述调平座（1302）的水平部和微调机构外壳（1301）的内壁上，所述调平座（1302）的水平部和微调机构外壳（1301）的内壁上均设置有定位弹簧（1303）的凹槽，弹簧（1303）的端部嵌入到凹槽中；每个所述弹簧（1303）的下方均对应设置有第一旋钮（1304），所述第一旋钮（1304）通过螺纹连接在所述微调机构外壳（1301）的底部，并且所述第一旋钮（1304）顶端抵在所述调平座（1302）的水平部上；所述调平座（1302）水平部的底面上设置有凹槽，第一旋钮（1304）顶端嵌入到调平座（1302）底面设置的凹槽中；

所述铁路施工建站定位方法包括以下步骤：

步骤S1：将定位数据测量装置的放置点设定为A，通过倾角传感器（9）的数据进行定位数据测量装置的置平；

步骤S2：获取右后方的CPⅢ桩基的大地坐标为（X1，Y1，Z1），获取右前方的CPⅢ’桩基的大地坐标为（X2，Y2，Z2），将所述CPⅢ桩基、CPⅢ’桩基在转动板（3）所在平面的投影点分别记录为B和C；

分别瞄准所述CPⅢ桩基和CPⅢ’桩基，用激光测距传感器（10-4）测量所述A点至所述CPⅢ桩基的距离，记录为L1，用第二编码器（8）测量所述A点至CPⅢ桩基的连线与转动板（3）的夹角，记录为α1；用所述激光测距传感器（10-4）测量所述A点至所述CPⅢ’桩基的距离，记录为L2，用所述第二编码器（8）测量所述A点至CPⅢ’桩基的连线与转动板（3）的夹角，记录为α2；用第一编码器（5）测量转动板（3）的角度位置信息，即∠BAC，记录为α；

设定线段AB的长度为p：；

设定线段AC的长度为q：；

设定线段BC的长度为L：；

步骤S3：建立第一坐标系（X'）和第二坐标系（X''）；

所述第一坐标系（X'）以所述A为原点，射线AB方向为X轴的正方向，以X轴正方向逆时针旋转90°的方向为此坐标系的Y轴的正方向；所述第二坐标系（X''）以所述A为原点，X轴、Y轴的正方向与大地坐标系的方向一致；

设定直线BC与所述第二坐标系（X''）X轴的正方向的夹角为ψ：

ψ；

设定直线AB和BC的夹角，即∠ABC为β:

；

设定所述第二坐标系（X''）与大地坐标系的比例为k：

步骤S4：设定θ角来判断A、B、C的位置信息：θ=180°-ψ-β；设定所述第一坐标系（X'）的X轴逆时针旋转到所述第二坐标系（X''）的夹角为∆ψ；设定所述第二坐标系（X''）的X轴逆时针旋转到所述第一坐标系（X'）的夹角为γ；

情况一：当X1≥X2、Y1＜Y2，且θ≥0°时，则∆ψ=θ，；

情况二：当X1＞X2、Y1＜Y2，且θ＜0时，则∆ψ=360°+θ，；

情况三：当X1＞X2、Y1≥Y2，则∆ψ=180°+θ，；

情况四：当X1≤X2、Y1＞Y2，则∆ψ=180°+θ，；

情况五：当X1＜X2、Y1≤Y2，则∆ψ=θ，；

设定所述B点在所述第二坐标系（X''）下的坐标为（X,Y） ，根据上述情况，计算所述B点在所述第二坐标系（X''）下的坐标为：

，；

步骤S5：利用步骤三中所述第二坐标系（X''）与大地坐标系比例k，计算出在大地坐标系下，所述B点放大k倍之后的坐标为（X’，Y’）：

X’=,Y’=；

步骤S6：根据所述CPⅢ桩基的大地坐标为（X1，Y1，Z1），将放大之后的所述B点坐标（X’，Y’）平移到大地坐标系下，计算所述A点在大地坐标系下的X轴和Y轴的坐标为：

X3=X1-X’,Y3=Y1-Y’；

其中，X3、Y3为A点在大地坐标系下的X轴和Y轴的坐标；

步骤S7：设定所述CPⅢ桩基到所述B点的距离为L3：

；

利用步骤三中所述第二坐标系（X''）与大地坐标系比例k，计算出在大地坐标系下，所述CPⅢ桩基与所述B点在Z轴的距离L4为：

；

则所述A点在大地坐标系的Z轴坐标Z3为：

Z3=Z1-L4；

所述A点在大地坐标系的坐标为（X3，Y3，Z3）。