[发明专利]一种基于卫星通信技术的深长越江顶管纠偏系统及方法

权利要求书

1.一种基于卫星通信技术的深长越江顶管纠偏方法，所述方法应用于基于卫星通信技术的深长越江顶管纠偏系统，所述基于卫星通信技术的深长越江顶管纠偏系统包括地面信标、接收井信标、顶管机和控制站；

所述地面信标内设置有第一物探仪、第一卫星数据接收器、第一RTK模块和第一无线电通讯模块，所述第一RTK模块分别与所述第一物探仪、所述第一卫星数据接收器和所述第一无线电通讯模块电连接；所述接收井信标内设置有第二物探仪、第二卫星数据接收器、第二RTK模块和第二无线电通讯模块，所述第二RTK模块分别与所述第二物探仪、所述第二卫星数据接收器和所述第二无线电通讯模块电连接；

所述顶管机包括纠偏设备、探头、姿态信息传感器和第三无线电通讯模块，所述探头设置于所述顶管机的机头，所述第三无线电通讯模块分别与所述探头、所述纠偏设备和所述姿态信息传感器电连接；

所述控制站内设置有第四无线电通讯模块和偏移分析模块；

其特征在于，所述基于卫星通信技术的深长越江顶管纠偏方法包括：

启动所述探头产生电磁波信号；

获取各个位置信标传输来机头位置数据，根据这些所述机头位置数据分析出所述机头的当前坐标；

获取所述姿态信息传感器检测到的当前偏移角度；

根据所述当前坐标和所述当前偏移角度生成纠偏指令，将所述纠偏指令发送给所述顶管机；

所述控制站内还设置有显示器，所述显示器与所述偏移分析模块电连接；

所述方法还包括：

通过所述显示器显示所述顶管机机头在所述纠偏指令控制后的偏移校正模型图像；

所述纠偏设备包括多个纠偏油缸，所述纠偏油缸关于所述顶管机的环形顶铁的中心轴线中心对称地设置于所述顶管机的后座上，用于根据所述控制站发出的纠偏指令纠正所述机头的偏移情况；所述纠偏指令包括所述纠偏油缸的伸出长度和伸出速度；

所述根据所述当前坐标和所述当前偏移角度生成纠偏指令，包括：

根据所述当前坐标确定所述机头所处位置的竖向土压力、迎面阻力和周围土体摩擦阻力；

解析纠偏油缸运动状态方程式，求得所述纠偏指令，所述纠偏油缸运动状态方程式为：

；

其中，为所述当前偏移角度，为所述纠偏油缸的所述伸出长度，

为所述纠偏油缸的所述伸出速度，

为所述机头的质量，为所述顶管机的主顶油缸的总顶力，为所述纠偏油缸的纠偏顶力，为所述竖向土压力，为所述迎面阻力， 为所述周围土体摩擦阻力。

2.根据权利要求1所述的基于卫星通信技术的深长越江顶管纠偏方法，其特征在于，

所述机头位置数据包括第一机头位置数据、第二机头位置数据和第三机头位置数据；

所述获取各个位置信标传输来机头位置数据，具体包括：

获取地面信标传输来所述第一机头位置数据，获取接收井信标传输来所述第二机头位置数据，获取水面信标传输来所述第三机头位置数据。

3.根据权利要求2所述的基于卫星通信技术的深长越江顶管纠偏方法，其特征在于，

在所述启动所述探头产生电磁波信号之后，在所述获取各个位置信标传输来机头位置数据之前，所述方法还包括：

通过第一RTK模块根据第一物探仪所接收到的所述电磁波信号和第一卫星数据接收器接收到的卫星数据，根据RTK技术解算出所述第一机头位置数据；

通过第二RTK模块根据第二物探仪所接收到的所述电磁波信号和第二卫星数据接收器接收到的卫星数据，根据RTK技术解算出所述第二机头位置数据；

通过第三RTK模块根据第三物探仪所接收到的所述电磁波信号和第三卫星数据接收器接收到的卫星数据，根据RTK技术解算出所述第三机头位置数据。

4.根据权利要求1所述的基于卫星通信技术的深长越江顶管纠偏方法，其特征在于，

所述根据所述当前坐标确定所述机头所处位置的竖向土压力、迎面阻力和周围土体摩擦阻力，包括：

根据所述当前坐标确定所述机头所处位置的土体重度、覆土高度、周围土体摩擦系数；

根据下式计算所述竖向土压力：

；其中，为所述竖向土压力，为所述土体重度，为所述覆土高度，为所述周围土体摩擦系数；

根据下式计算所述迎面阻力：

；其中，为所述迎面阻力，为主动土压力系数，为所述顶管机的直径；

根据下式计算所述周围土体摩擦阻力：

；其中，为所述周围土体摩擦阻力。