GPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介：GPS即全球定位系統(tǒng)，由美國軍方最先設(shè)計(jì)和使用，由一系列能夠發(fā)送攜帶精確定時(shí)和其他信息的無線電信號(hào)和衛(wèi)星組成。地面上的GPS接收器從3個(gè)以上衛(wèi)星接收信號(hào)并計(jì)算其精確的三維位置。RTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在運(yùn)動(dòng)中測(cè)量目標(biāo)的精確位置，RTK需要2個(gè)GPS接收器共同完成。一個(gè)稱作GPS基站，固定在一個(gè)精確測(cè)定的位置作為參考站；第二個(gè)GPS接收器安裝在推土機(jī)、平地機(jī)或者挖掘機(jī)等工程機(jī)械上。兩個(gè)接收器同時(shí)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，GPS基站將其位置等信息同其觀測(cè)到的信息一道通過無線電裝置傳送給安裝在機(jī)器上的GPS接收器。安裝在機(jī)器上的GPS接收器將使用基站數(shù)據(jù)和他自己的GPS數(shù)據(jù)計(jì)算出他同基站之間精確的相對(duì)位置，從而得出自身的精確三維坐標(biāo)信息。目前瑞士徠卡公司最新的GPS1200系統(tǒng)測(cè)量精確度已經(jīng)達(dá)到毫米級(jí)，從而使得GPS技術(shù)在工程機(jī)械控制領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。
3D控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介：使用3D控制系統(tǒng)，可以把工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接輸入機(jī)載計(jì)算機(jī)，自動(dòng)生成三維數(shù)字模型（DTM，Digital Terrain Model），機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)比較工程機(jī)械上鏟刀的當(dāng)前位置（由定位設(shè)備測(cè)量）和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并輸出校正控制信號(hào)至控制設(shè)備，對(duì)機(jī)械的鏟刀進(jìn)行控制。這樣施工機(jī)械只需要1或2次往返施工，即可達(dá)到最終的設(shè)計(jì)位置。這種以絕對(duì)坐標(biāo)X、Y、Z為基準(zhǔn)的全新控制方式，摒棄了測(cè)量、打樁、放樣等傳統(tǒng)工序，一次性解決了高程控制、平整度控制、坡度控制的問題。3D控制系統(tǒng)由定位設(shè)備、通訊設(shè)備、機(jī)載計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備4部分組成。1、定位設(shè)備：定位設(shè)備由GPS或TPS（自動(dòng)全站儀）組成，根據(jù)定位設(shè)備的不同，3D控制系統(tǒng)可以分為3D GPS控制系統(tǒng)和3D TPS控制系統(tǒng)，分別適用于不同精確度要求的工程。3D GPS控制系統(tǒng)主要用于土方工程，如推土機(jī)、平地機(jī)、挖掘機(jī)等；3D TPS控制系統(tǒng)主要用于精度要求較高的公路面層或機(jī)場(chǎng)工程，如平地機(jī)、瀝青攤鋪機(jī)、穩(wěn)定土攤鋪機(jī)、水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)、銑刨機(jī)等。3D GPS控制系統(tǒng)中的定位設(shè)備由GPS基站和安裝在機(jī)械上的GPS接收器組成，GPS基站通常安裝在一個(gè)固定的、半永久性的位置上，能夠覆蓋10km的范圍，同時(shí)控制在區(qū)域內(nèi)工作的所有安裝了GPS接收器的施工機(jī)械。2、通訊設(shè)備：由無線電發(fā)射裝置和調(diào)制解調(diào)器組成，實(shí)現(xiàn)定位設(shè)備和機(jī)載計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸。3、機(jī)載計(jì)算機(jī)：機(jī)載計(jì)算機(jī)可以把輸入的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)生成三維數(shù)字地形模型，根據(jù)收到的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出工程機(jī)械的實(shí)際位置和方向，與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，并把校正信息輸出到控制設(shè)備，對(duì)機(jī)械進(jìn)行調(diào)整。徠卡3D GPS控制系統(tǒng)中的機(jī)載計(jì)算機(jī)為適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求，采用堅(jiān)固耐用的觸摸屏設(shè)計(jì)，能夠防震、防塵、防水。4、控制設(shè)備：由一系列控制器和傳感器組成，根據(jù)安裝部位的不同，測(cè)量控制機(jī)械自身和鏟刀的橫坡、縱坡、傾斜度等，并根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)傳來的校正信息對(duì)機(jī)械的鏟刀進(jìn)行控制，最終達(dá)到施工的設(shè)計(jì)位置。
徠卡3D GPS控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：徠卡3D GPS控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于平地機(jī)、推土機(jī)等從事土石方施工的機(jī)械上，尤其適合大型土木工程、道路、機(jī)場(chǎng)、露天采礦等項(xiàng)目。其先進(jìn)的三維控制方法更是對(duì)傳統(tǒng)施工工藝進(jìn)行了革命性的改進(jìn)。1、同傳統(tǒng)施工方法的比較：傳統(tǒng)的施工方法要求先對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初測(cè)，然后開始項(xiàng)目設(shè)計(jì)，在根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行實(shí)地打樁放樣，工程機(jī)械施工，測(cè)量打樁放樣，工程，工程機(jī)械再施工，再次測(cè)量打樁放樣……如此反復(fù)直至施工至設(shè)計(jì)位置。這種方法需要測(cè)量人員的大量工作，并且在反復(fù)的測(cè)量打樁放樣過程中造成了工程機(jī)械的閑置；機(jī)械駕駛員也要在駕駛機(jī)械的同時(shí)，以打好的樁為參照物，反復(fù)操作調(diào)整機(jī)械鏟刀一求施工接近設(shè)計(jì)位置，對(duì)駕駛員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)提出了很高的要求，也對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全產(chǎn)生了隱患。使用徠卡3D GPS控制系統(tǒng)，由于能夠直接把設(shè)計(jì)資料輸入機(jī)載計(jì)算機(jī)，控制機(jī)械進(jìn)行施工，直至達(dá)到設(shè)計(jì)位置，真正實(shí)現(xiàn)了無樁施工，省去了測(cè)量人員的現(xiàn)場(chǎng)打樁放樣工作，減少機(jī)械閑置時(shí)間，駕駛員也可以專注于機(jī)械駕駛，由3D控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)鏟刀的控制工作，并能夠在很短時(shí)間內(nèi)精確達(dá)到最終的設(shè)計(jì)位置，對(duì)駕駛員的工作強(qiáng)度和技能要求大大降低。同時(shí)，任何設(shè)計(jì)上的更改都可以由駕駛艙中的機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，施工后的結(jié)構(gòu)也可以輸出到項(xiàng)目辦公室，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)無縫鏈結(jié)。使用徠卡3D控制系統(tǒng)，能夠徹底改變傳統(tǒng)的施工程序。經(jīng)過實(shí)際工程項(xiàng)目的檢驗(yàn)，使用3D控制系統(tǒng)，至少提高了30%的施工效率。2、GPS解決方案的優(yōu)越性：使用徠卡3D GPS控制系統(tǒng)，直接把工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)用于施工，減少了不必要的誤差；GPS基站和施工機(jī)械之間不需要保持通視，特別適合大型土木工程項(xiàng)目；系統(tǒng)一次設(shè)置就可以保證連續(xù)施工；利用一個(gè)基站，能夠同時(shí)控制多臺(tái)設(shè)備，控制范圍達(dá)到10km,還可以根據(jù)需要擴(kuò)大控制范圍；3D GPS控制系統(tǒng)能夠全天候施工，不受天氣和光線的影響；隨著施工效率的提高，顯著縮短工期；系統(tǒng)精確度達(dá)到30mm，能夠節(jié)約大量施工材料，提高施工質(zhì)量。徠卡3D GPS控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了無樁施工，大大減少了工作量，同時(shí)GPS接收器還可以單獨(dú)用于前后的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，是全站儀之外的一個(gè)高端測(cè)量?jī)x器。
結(jié)語：3D GPS控制技術(shù)不僅是對(duì)傳統(tǒng)施工方法的革命性改進(jìn)，而且隨著工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD的廣泛應(yīng)用和數(shù)字地形模型（DTH）技術(shù)的發(fā)展，工程設(shè)計(jì)工作也在向無圖紙、數(shù)字化的方向發(fā)展，3D控制技術(shù)正是順應(yīng)了著一發(fā)展趨勢(shì)，是將來數(shù)字化施工的基礎(chǔ)。可以預(yù)見，這種控制系統(tǒng)必將成為今后機(jī)械控制的主流，并對(duì)工程施工產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，其在工程機(jī)械方面的應(yīng)用也將隨著GPS和TPS的發(fā)展變得越來越廣泛。
3D控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介：使用3D控制系統(tǒng)，可以把工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接輸入機(jī)載計(jì)算機(jī)，自動(dòng)生成三維數(shù)字模型（DTM，Digital Terrain Model），機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)比較工程機(jī)械上鏟刀的當(dāng)前位置（由定位設(shè)備測(cè)量）和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并輸出校正控制信號(hào)至控制設(shè)備，對(duì)機(jī)械的鏟刀進(jìn)行控制。這樣施工機(jī)械只需要1或2次往返施工，即可達(dá)到最終的設(shè)計(jì)位置。這種以絕對(duì)坐標(biāo)X、Y、Z為基準(zhǔn)的全新控制方式，摒棄了測(cè)量、打樁、放樣等傳統(tǒng)工序，一次性解決了高程控制、平整度控制、坡度控制的問題。3D控制系統(tǒng)由定位設(shè)備、通訊設(shè)備、機(jī)載計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備4部分組成。1、定位設(shè)備：定位設(shè)備由GPS或TPS（自動(dòng)全站儀）組成，根據(jù)定位設(shè)備的不同，3D控制系統(tǒng)可以分為3D GPS控制系統(tǒng)和3D TPS控制系統(tǒng)，分別適用于不同精確度要求的工程。3D GPS控制系統(tǒng)主要用于土方工程，如推土機(jī)、平地機(jī)、挖掘機(jī)等；3D TPS控制系統(tǒng)主要用于精度要求較高的公路面層或機(jī)場(chǎng)工程，如平地機(jī)、瀝青攤鋪機(jī)、穩(wěn)定土攤鋪機(jī)、水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)、銑刨機(jī)等。3D GPS控制系統(tǒng)中的定位設(shè)備由GPS基站和安裝在機(jī)械上的GPS接收器組成，GPS基站通常安裝在一個(gè)固定的、半永久性的位置上，能夠覆蓋10km的范圍，同時(shí)控制在區(qū)域內(nèi)工作的所有安裝了GPS接收器的施工機(jī)械。2、通訊設(shè)備：由無線電發(fā)射裝置和調(diào)制解調(diào)器組成，實(shí)現(xiàn)定位設(shè)備和機(jī)載計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸。3、機(jī)載計(jì)算機(jī)：機(jī)載計(jì)算機(jī)可以把輸入的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)生成三維數(shù)字地形模型，根據(jù)收到的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出工程機(jī)械的實(shí)際位置和方向，與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，并把校正信息輸出到控制設(shè)備，對(duì)機(jī)械進(jìn)行調(diào)整。徠卡3D GPS控制系統(tǒng)中的機(jī)載計(jì)算機(jī)為適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求，采用堅(jiān)固耐用的觸摸屏設(shè)計(jì)，能夠防震、防塵、防水。4、控制設(shè)備：由一系列控制器和傳感器組成，根據(jù)安裝部位的不同，測(cè)量控制機(jī)械自身和鏟刀的橫坡、縱坡、傾斜度等，并根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)傳來的校正信息對(duì)機(jī)械的鏟刀進(jìn)行控制，最終達(dá)到施工的設(shè)計(jì)位置。
徠卡3D GPS控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：徠卡3D GPS控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于平地機(jī)、推土機(jī)等從事土石方施工的機(jī)械上，尤其適合大型土木工程、道路、機(jī)場(chǎng)、露天采礦等項(xiàng)目。其先進(jìn)的三維控制方法更是對(duì)傳統(tǒng)施工工藝進(jìn)行了革命性的改進(jìn)。1、同傳統(tǒng)施工方法的比較：傳統(tǒng)的施工方法要求先對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初測(cè)，然后開始項(xiàng)目設(shè)計(jì)，在根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行實(shí)地打樁放樣，工程機(jī)械施工，測(cè)量打樁放樣，工程，工程機(jī)械再施工，再次測(cè)量打樁放樣……如此反復(fù)直至施工至設(shè)計(jì)位置。這種方法需要測(cè)量人員的大量工作，并且在反復(fù)的測(cè)量打樁放樣過程中造成了工程機(jī)械的閑置；機(jī)械駕駛員也要在駕駛機(jī)械的同時(shí)，以打好的樁為參照物，反復(fù)操作調(diào)整機(jī)械鏟刀一求施工接近設(shè)計(jì)位置，對(duì)駕駛員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)提出了很高的要求，也對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全產(chǎn)生了隱患。使用徠卡3D GPS控制系統(tǒng)，由于能夠直接把設(shè)計(jì)資料輸入機(jī)載計(jì)算機(jī)，控制機(jī)械進(jìn)行施工，直至達(dá)到設(shè)計(jì)位置，真正實(shí)現(xiàn)了無樁施工，省去了測(cè)量人員的現(xiàn)場(chǎng)打樁放樣工作，減少機(jī)械閑置時(shí)間，駕駛員也可以專注于機(jī)械駕駛，由3D控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)鏟刀的控制工作，并能夠在很短時(shí)間內(nèi)精確達(dá)到最終的設(shè)計(jì)位置，對(duì)駕駛員的工作強(qiáng)度和技能要求大大降低。同時(shí)，任何設(shè)計(jì)上的更改都可以由駕駛艙中的機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，施工后的結(jié)構(gòu)也可以輸出到項(xiàng)目辦公室，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)無縫鏈結(jié)。使用徠卡3D控制系統(tǒng)，能夠徹底改變傳統(tǒng)的施工程序。經(jīng)過實(shí)際工程項(xiàng)目的檢驗(yàn)，使用3D控制系統(tǒng)，至少提高了30%的施工效率。2、GPS解決方案的優(yōu)越性：使用徠卡3D GPS控制系統(tǒng)，直接把工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)用于施工，減少了不必要的誤差；GPS基站和施工機(jī)械之間不需要保持通視，特別適合大型土木工程項(xiàng)目；系統(tǒng)一次設(shè)置就可以保證連續(xù)施工；利用一個(gè)基站，能夠同時(shí)控制多臺(tái)設(shè)備，控制范圍達(dá)到10km,還可以根據(jù)需要擴(kuò)大控制范圍；3D GPS控制系統(tǒng)能夠全天候施工，不受天氣和光線的影響；隨著施工效率的提高，顯著縮短工期；系統(tǒng)精確度達(dá)到30mm，能夠節(jié)約大量施工材料，提高施工質(zhì)量。徠卡3D GPS控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了無樁施工，大大減少了工作量，同時(shí)GPS接收器還可以單獨(dú)用于前后的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，是全站儀之外的一個(gè)高端測(cè)量?jī)x器。
結(jié)語：3D GPS控制技術(shù)不僅是對(duì)傳統(tǒng)施工方法的革命性改進(jìn)，而且隨著工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD的廣泛應(yīng)用和數(shù)字地形模型（DTH）技術(shù)的發(fā)展，工程設(shè)計(jì)工作也在向無圖紙、數(shù)字化的方向發(fā)展，3D控制技術(shù)正是順應(yīng)了著一發(fā)展趨勢(shì)，是將來數(shù)字化施工的基礎(chǔ)。可以預(yù)見，這種控制系統(tǒng)必將成為今后機(jī)械控制的主流，并對(duì)工程施工產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，其在工程機(jī)械方面的應(yīng)用也將隨著GPS和TPS的發(fā)展變得越來越廣泛。
