[发明专利]船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法及系统

权利要求书

1.一种船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法，其特征在于，包括：

步骤S1：搭建爬壁机器人船体外板拼接缝除锈的基于GNSS+RTK实时动态载波相位差分技术的卫星导航定位系统；

步骤S2：部署GNSS+RTK定位系统现场；将基准站部署在待除锈船体外板的船坞边上且能够接收GNSS信号的区域；将携带移动站的除锈爬壁机器人吸附在船体外板的拼接缝的起始除锈位置；

步骤S3：接收GNSS卫星信号并进行RTK实时动态载波相位差分定位计算，得到大地坐标下除锈爬壁机器人的移动站的经纬度坐标和高程坐标；

步骤S4：将经纬度坐标转换到高斯-克吕格投影的直角坐标系下的x和y；

步骤S5：确定爬壁机器人在船体外板导航地图中的x、y和z直角坐标值；

以导航坐标系统的零点为参考点，将爬壁机器人位置的高斯-克吕格坐标的x、y、z值转换到船体外板自主除锈的导航坐标系下，实现爬壁机器人在船体外部拼接缝上的定位。

2.根据权利要求1所述的船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法，其特征在于，所述步骤S2中根据船坞大小，在船坞现场一次部署一个或多个基准站。

3.根据权利要求1所述的船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

地面基准站连续接收GNSS信号，并进行星间差分解算；

将测得的位置与基准站的已知位置的差值作为公共误差校正量，通过无线数据传输电台将该校正量实时传送给除锈爬壁机器人上的移动接收站，而机器人上的移动站也连续接收GNSS信号，并进行星间差分解算；

通过无线数据链接收基准站传送过来的误差校正量，对移动站的当前位置进行校正，从而得到大地坐标下除锈爬壁机器人的移动站的经纬度坐标和高程坐标。

4.根据权利要求1所述的船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括如下步骤：

步骤S3.1：卫星发射给地面三个层次的信号：载波、伪码和数据码，接收器搜索、获得卫星的信号后就能获得其中的伪距、载波相位测量值以及导航电文；

伪距和载波相位测量值的计算公式为：

其中，表示接收器和卫星之间实际的空间距离；

δt_u(t)和δtⁱ(t)分别表示接收器和卫星的时钟差；

为电离层延迟；

为对流层延迟；

ε_p表示测量噪声；

c为光速；

t表示观测历元；

u为接收器；

i为卫星；

为整周模糊度；

步骤S3.2：通过载波解调和伪码解扩得到导航电文中三个重要的数据块，第一个数据块是时钟数据块，第二个数据块是该卫星的星历参数，第三个数据块是全部卫星的历书参数以及电离层误差校正系数；根据星历参数计算出卫星的空间坐标，进行误差校正后就能得到坐标；

步骤S3.3：利用RTK进行差分操作，包括站间差分和星间差分。

5.根据权利要求1所述的船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

查询爬壁机器人所在位置的经度，将大地坐标系中的经纬度坐标转换到基于高斯-克吕格投影的直角坐标系中，高斯-克吕格正算投影公式如下：

其中，

其中，X为中央子午线弧长；

N为卯酉圈曲率半径；

t＝tanB，ρ＝180×3600/π为弧度秒；

η²＝e′²cos²B，e′为地球椭圆第二偏心率；

l为经RTK差分运算后得到的精确经度坐标与机器人所在位置的大致经度的差值；

B为经RTK差分后得到的精确纬度坐标值；

卯酉圈曲率半径及中央子午线弧长公式如下：

其中，a为地球椭球长半轴；

e为地球第一偏心率；