一种集成卫星导航与超宽带技术定位系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及导航定位或位置服务技术领域，更具体地，涉及一种集成卫星导航与超宽带技术定位系统及方法，包括卫星定位模块、超宽带定位模块、切换模块和显示模块，所述的卫星定位模块与卫星导航系统通信连接，所述的超宽带定位模块与超宽带基站通信连接，所述的卫星定位模块和超宽带定位模块均与切换模块电连接，所述的切换模块与显示模块通信连接。能够实现高压电缆的地上地下一体化定位，定位精度高。

An Integrated Satellite Navigation and UWB Positioning System and Its Method

【技术实现步骤摘要】
一种集成卫星导航与超宽带技术定位系统及其方法
本专利技术涉及导航定位或位置服务
，更具体地，涉及一种集成卫星导航与超宽带技术定位系统及其方法。
技术介绍
目前的高压电缆通道大多仅能依靠地面标志大概判断其位置和走向，特别是对于顶管等敷设方式的电缆通道，更是难以获得其路径信息。随着无线通信技术、卫星导航技术的发展，基于位置的服务(LocationBasedService,LBS)已成为现代社会生活生产的重要组成部分。目前，LBS已经渗透到交通、物流等国民经济领域和人们的日常生活中，正悄悄改变着人们的生产、生活方式。当前的四大卫星导航系统已可以满足地上环境定位需求，并日渐成熟。然而，在地下高压电缆通道，卫星信号严重衰减，根本接受不到卫星信号，无法进行定位。传统的红外、蓝牙、Wi-Fi、RFID、Zigbee等室内定位技术也都有各自的适用场景，无法实现地下实时高精度定位。相比之下，基于脉冲超宽带的定位技术具有明显的定位精度和功耗优势。公开号：CN204925402U，公开了一种基于北斗和超宽带技术的室内外定位系统，包括上位机管理平台、多个室内超宽带定位基站、定位终端、WiFi链路、自组网链路，上位机管理平台通过WiFi链路和自组网链路与室内定位基站和定位终端通讯连接，通过室内超宽带定位基站的超宽带定位以及北斗卫星定位系统的定位对定位终端所处室内外环境进行判断，并通过定位终端控制模块控制定位终端工作模式，使得定位终端在室外时通过北斗卫星系统精确确定其位置，在室内则由室内定位基站精确确定其位置，从而实现了对定位终端的室内外精准定位和无缝切换，可以为隧道、井下、海岛等环境中的人员提供室内外准确定位。但是该定位系统其用于作业人员携带定位，但其无法实现自动识别电缆位于地上还是地下从而选择UWB或GPS进行定位，因此该系统无法适用于电缆定位。现有的定位技术各具有优缺点，目前仍然没有一种有效的定位方案能够满足高压电缆地上地下一体化定位的准确度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集成卫星导航与超宽带技术定位系统及其方法，能够实现高压电缆的地上地下一体化定位，定位精度高，而且能够结合提供的地图进行实时导航，解决了现有定位无法实现地上地下一体化定位的问题，同时解决了定位信息不准确和定位精度不高的问题，提高了定位导航的准确度，适用于高压电缆的运维管理。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种集成卫星导航与超宽带技术定位系统，包括卫星定位模块、超宽带定位模块、切换模块和显示模块，所述的卫星定位模块与卫星导航系统通信连接，所述的超宽带定位模块与超宽带基站通信连接，所述的卫星定位模块和超宽带定位模块均与切换模块电连接，所述的切换模块与显示模块通信连接。在本装置中，若干个本定位系统设置在电缆上，并根据电缆所处位置判断其位于地上或地下并选择卫星或超宽带对其进行位置定位，并将定位信号反馈至显示模块中结合电子地图进行实时导航和标识，能够方便电缆的运维管理。其中，所述的卫星定位模块接收卫星导航系统的定位信号，通过GPS或BD卫星导航系统，并结合RTK技术进行地上空间高精度定位，输出GPS或BD卫星导航信号的定位数据，精准定位位于地上的电缆的位置。所述的超宽带定位模块通过采用双向飞行时间模型和一维空间定位算法进行地下电缆通道定位，输出超宽带高精度定位数据。所述的切换模块通过采用阈值的方式，建立地上地下特征信号的阈值切换准则，实现地上地下定位的平滑切换。所述的显示模块装载有电子地图程序，通过以二维电子地图或三维模型场景图为基础进行地上地下定位结果的显示。进一步的，所述的切换模块包括有用于监测环境光强度的光敏传感器和数据处理模块，所述的光敏传感器与数据处理模块电连接，所述的卫星定位模块、超宽带定位模块与数据处理模块电连接。切换模块可以通过检测到周边环境的光强度进行作为选择不同的定位方式的参考参数之一。一种集成卫星导航与超宽带技术定位方法，包括以下步骤：S101：定位系统获取定位特征信息，设置地上地下定位切换准则，判断电缆所处位置是在地上或地下，若是在地上则进入步骤S102，若在地下则进入步骤S103；S102：通过卫星定位模块接收到GPS/BD导航卫星信号及参考站信号，利用RTK技术进行地上高精度定位，输出地上定位数据，进入步骤S104；S103：通过超宽带定位模块接收超宽带定位数据，利用一维空间高精度定位算法进行地下定位，输出地下定位数据，进入步骤S104；S104：根据得到的定位数据结合显示模块通过二维电子地图或三维模型场景图显示地上地下定位结果；S105：判断定位是否继续，若继续则返回步骤S101，否则结束定位。进一步的，在步骤S101中，所述的定位特征信息包括：光照强度、接收到的卫星数量及HDOP值、接收到超宽带基站数量。具体地，需要判断：光照强度光强度是否小于设定阈值；接收到卫星数量是否小于4个，且卫星导航数据包中的HDOP值是否大于3；解算得到离超宽带基站最近的距离值是否小于设定阈值，且接收到超宽带基站个数是否大于等于2个。进一步的，在步骤S101中，所述的地上地下切换准则为：初始化定位区域为地上，若光照强度小于设置的阀值且接收到的超宽带基站个数大于等于2个，则切换为地下定位；当由地下向地上移动时，若光照强度大于设置的阈值且接收到的卫星数量大于4个，HDOP值小于3，则切换为地上定位。进一步的，所述的设置阀值为280～310lux。进一步的，在步骤S103中，所述的一维空间高精度定位方法为：将超宽带基站按照一维线型方式布设，采用无线信号的双向飞行时间模型获取定位系统与超宽带基站的距离，然后选取距离最近的两个基站进行一维高精度定位算法解算。进一步的，所述的一维高精度定位算法的计算方法为：假设距离最近的两个值为d1、d2，与之对应的两个超宽带基站坐标分别为(x1,y0)、(x2,y0)，该定位系统的坐标设为(x,y)，则可得到如下方程组：在一维定位算法中认为该定位系统在两个超宽带基站连线上运动，即y＝y0，代入式解算得到x值，即得到超宽带定位模块的地下定位数据。进一步的，在步骤S104中，当定位系统处于地上定位状态时，二维电子地图或三维模型场景图采用地上定位数据的经纬度或高程坐标；当定位系统处于地下定位状态时，二维电子地图或三维模型场景图采用地下定位数据的平面直角坐标或三维直角坐标。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能够实现高压电缆的地上地下一体化定位，定位精度高，而且能够结合提供的地图进行实时导航，解决了现有定位无法实现地上地下一体化定位的问题，同时解决了定位信息不准确和定位精度不高的问题，提高了定位导航的准确度，适用于高压电缆的运维管理。附图说明图1为本专利技术在一个实施例中系统的结构框架示意图；图2为本专利技术的方法流程示意图；图3为本专利技术在一个实施例中超宽带基站布置示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成卫星导航与超宽带技术定位系统，其特征在于，包括卫星定位模块(1)、超宽带定位模块(2)、切换模块(3)和显示模块(4)，所述的卫星定位模块(1)与卫星导航系统通信连接，所述的超宽带定位模块(2)与超宽带基站通信连接，所述的卫星定位模块(1)和超宽带定位模块(2)均与切换模块(3)电连接，所述的切换模块(3)与显示模块(4)通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种集成卫星导航与超宽带技术定位系统，其特征在于，包括卫星定位模块(1)、超宽带定位模块(2)、切换模块(3)和显示模块(4)，所述的卫星定位模块(1)与卫星导航系统通信连接，所述的超宽带定位模块(2)与超宽带基站通信连接，所述的卫星定位模块(1)和超宽带定位模块(2)均与切换模块(3)电连接，所述的切换模块(3)与显示模块(4)通信连接。2.根据权利要求1所述的一种集成卫星导航与超宽带技术定位方法，其特征在于，所述的切换模块(3)包括有用于监测环境光强度的光敏传感器(32)和数据处理模块(31)，所述的光敏传感器(32)与数据处理模块(31)电连接，所述的卫星定位模块(1)、超宽带定位模块(2)与数据处理模块(31)电连接。3.一种集成卫星导航与超宽带技术定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：定位系统获取定位特征信息，设置地上地下定位切换准则，判断电缆所处位置是在地上或地下，若是在地上则进入步骤S102，若在地下则进入步骤S103；S102：通过卫星定位模块(1)接收到GPS/BD导航卫星信号及参考站信号，利用RTK技术进行地上高精度定位，输出地上定位数据，进入步骤S104；S103：通过超宽带定位模块(2)接收超宽带定位数据，利用一维空间高精度定位算法进行地下定位，输出地下定位数据，进入步骤S104；S104：根据得到的定位数据结合显示模块(4)通过二维电子地图或三维模型场景图显示地上地下定位结果；S105：判断定位是否继续，若继续则返回步骤S101，否则结束定位。4.根据权利要求3所述的一种集成卫星导航与超宽带技术定位方法，其特征在于，在步骤S101中，所述的定位特征信息包括：光照强度、接收到的卫星数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅，杨帅，梁健明，廖嘉伟，张鸣，余勇，许恒彬，刘侃，刘宗岳，肖莹莹，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44