[发明专利]一种基于GPS的牙轮钻机实时穿孔定位方法

权利要求书

1.一种基于GPS的牙轮钻机实时穿孔定位方法，其特征是：

（1）利用GPS构建基于RTK-GPS技术的牙轮钻机实时穿孔定位的模型，确定牙轮钻机实时穿孔定位的方式；

（2）根据构建的穿孔定位的模型采集控制点的三维坐标；

（3）利用三点空间后方交会的方法，解算牙轮钻机穿孔点位的平面坐标，并通过控制点高程的变化解算牙轮钻机穿孔深度；

（4）对解算得到的平面坐标和穿孔深度进行精度检测；

（5）结合矿区牙轮钻机施工特点，对牙轮钻机实时穿孔定位系统功能进行设计，实现基于GPS的牙轮钻机实时穿孔的定位。

2.根据权利要求1所述基于GPS的牙轮钻机实时穿孔定位方法，其特征是采用包括以下步骤的方法构建基于RTK-GPS技术的牙轮钻机实时穿孔定位的模型：

（1）三个控制点的选取：在牙轮钻机平台上布设三个控制点，其中两个控制点安置在牙轮钻机平台上，一个安置在与钻杆相连的焊接支撑物上；

（2）RTK-GPS设备的安置：该设备包括GPS基准站、GPS移动站，其中GPS基准站用于发射卫星信号，GPS移动站通过接收基准站发射的卫星信号，实时采集控制点的坐标数据；

（3）调试：在控制点布设完成后，利用RTK-GPS设备对三个控制点进行实时监测，观察控制点的卫星信号，根据信号的好坏，更改控制点的位置；通过不断的调试，得到牙轮钻机实时穿孔定位的模型。

3.根据权利要求1所述的基于GPS的牙轮钻机实时穿孔定位方法，其特征是采用以下的方法解算牙轮钻机穿孔点位平面坐标：

（1）通过GPS测量得到的三个控制点的实时坐标数据，并结合测量得到的平面距离，列出下述牙轮钻机实时穿孔定位平面坐标的近似值方程；

牙轮钻机穿孔点近似坐标以控制点B为例：

XP0=XB+ΔXBPYP0=YB+ΔYBP]]>

式中：X_B、Y_B为控制点B的坐标，ΔX_BP为P点坐标X_P与B点坐标X_B的差，ΔY_BP为P点坐标Y_P与B点坐标Y_B的差；

（2）利用三点空间后方交会的方法，根据间接平差的解算方法，列出边长的误差方程组，并将其整理，得到下述牙轮钻机实时穿孔定位的矩阵的线性方程：

V＝B·δ_X-L

式中：V为边长误差矩阵，B为系数矩阵，L为误差方程的自由项，δ_X为牙轮钻机穿孔点P平面坐标坐标改正数；

（3）利用最小二乘法列出法方程，解算得到牙轮钻机穿孔点位点位的坐标改正数，进而得到牙轮钻机穿孔点位的平面坐标：

法方程：

B^TPBδ_X+B^TPL＝0

式中：P为权重矩阵，假设边长观测值是等精度观测，取P为单位矩阵，

法方程化简为：

B^TBδ_X+B^TL＝0

坐标改正数：

δ_X＝-(B^TB)^-1B^TL

牙轮钻机穿孔点位P(X_P,Y_P)的平面坐标为：

XP=XP0+δXPYP=YP0+δYP.]]>

式中：为P点坐标X的改正数，为P点坐标Y的改正数。