【技术实现步骤摘要】
一种杆塔倾斜测量系统及倾斜解算方法
本专利技术属于输电线路安全领域，具体涉及一种基于MIMU的杆塔倾斜测量系统及倾斜解算方法。
技术介绍
我国国土面积达960万平方公里，输电线路遍布全国，杆塔数量不计其数。随之面临的杆塔损坏问题，成为输电网络的一大难题。2008年初我国出现大范围持续强降雪，各省均出现一定程度的杆塔倒塌，倾斜，覆冰等情况。综合以上情况，杆塔的倾斜损坏一般是发生在受到如台风，覆冰，舞动等导致杆塔两侧受力不均匀的情况下，进而产生导线断股，杆塔倒塌，输电线路中断等严重后果。如何实现高精度，低成本的检测杆塔倾斜状态是工程上十分关注的问题，特别是随着我国特/超高压输电线路的建成运行，现场测量的需求日益增加。目前，不少学者对杆塔倾斜检测算法进行了研究。采用北斗卫星对塔型监测，利用RTK算法及静态处理技术确定输电杆塔的地理位置信息，并采用高精度的二维倾角传感器检测输电杆塔的姿态信息。通过光纤传感技术对杆塔发生倾斜时，传感器的中心波长变化变化进行监测，从而监测杆塔倾斜情况。通过无人机航拍，借助杆塔结构知识模型的交叉点分析法提取中轴位置，并与杆塔所处地面法线参考方向...
【技术保护点】
1.一种杆塔倾斜测量系统，其特征在于，该杆塔倾斜测量系统包括两部分：MIMU惯性测量单元和倾斜解算单元；MIMU惯性测量单元包括：三轴MEMS加速度计、三轴MEMS陀螺仪和温度计，采集杆塔的三轴加速度、三轴角速度和测量系统环境温度数据，通过高速采集卡或SPI接口把数据传输到倾斜解算单元；将MIMU测量单元与杆塔固连在一起，当杆塔发生运动时，测量单元可准确测量出杆塔的加速度和角速度数据；倾斜解算单元也即是该测量系统的核心，由高速的嵌入式处理器、静/动态存储器、外围辅助电路和Zigbee模块及电源模块构成，通过Zigbee无线与电网在线监测系统连接，采用5V电源模块供电。[00...
【技术特征摘要】
1.一种杆塔倾斜测量系统，其特征在于，该杆塔倾斜测量系统包括两部分：MIMU惯性测量单元和倾斜解算单元；MIMU惯性测量单元包括：三轴MEMS加速度计、三轴MEMS陀螺仪和温度计，采集杆塔的三轴加速度、三轴角速度和测量系统环境温度数据，通过高速采集卡或SPI接口把数据传输到倾斜解算单元；将MIMU测量单元与杆塔固连在一起，当杆塔发生运动时，测量单元可准确测量出杆塔的加速度和角速度数据；倾斜解算单元也即是该测量系统的核心，由高速的嵌入式处理器、静/动态存储器、外围辅助电路和Zigbee模块及电源模块构成，通过Zigbee无线与电网在线监测系统连接，采用5V电源模块供电。[0010]倾斜解算单元对采集的数据先经过低通滤波器去除高频噪声，然后进行温度漂移和零偏补偿，采用卡尔曼滤波进行动态误差处理，最后根据处理后的加速度和角速度数据进行倾斜姿态解算，并把加速度、角速度、倾斜角和温度通过Zigbee无线传输到电网在线监测系统。2.权利要求1所述的一种杆塔倾斜测量系统，其特征在于损伤分析度量单元对采集数据先经过低通滤波器去除高频噪声，然后进行温度漂移和零偏补偿，采用统计卡尔曼滤波进行动态误差处理，最后根据处理后的加速度和角速度数据进行度量损伤程度，并把加速度和角速度通过MiniUSB接口传输到在线监测系统。3.权利要求1所述的一种杆塔倾斜测量系统，其特征在于倾斜解算步骤包括：(1)倾斜解算单元对测量单元采集的数据先经过低通滤波器去除高频噪声，然后进行温度漂移和零偏补偿。(2)测量数据Kalman处理：①陀螺仪测量模型：ωb＝Aωω+Bω+W，其中ωb表示陀螺仪输出的角速度；Aω为陀螺仪系统参数矩阵；ω为陀螺仪实际测量角速度；W为陀螺仪测量误差矩阵，满足正态分布p(W)～N(0,Q)，Bω表示陀螺仪漂移矩阵；②加速度计测量模型其中ab为加速度计输出的加速度；Aa为加速度计系统参数矩阵；表示旋转矩阵；g＝(0,0,g)T表示地理坐标系下的重力加速度矢量；a表示加速度计实际测量加速度；Ba表示加速度计误差矩阵；V表示加速度测量误差矩阵，满足正态分布p(V)～N(0,R)。③选取三轴加速度和三轴角速度测量信号作为量测量，杆塔运动的四元数为状态量，建立如下杆塔运动状态方程和量测方程其中，Xk为状态向量，且Xk＝[q0q1q2q3]T；Yk为量测向量，且Yk＝[abxabyabzωbxωbyωbz]T；为非线性状态方程函数；为非线性观测方程函数，系统噪声wk...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨金显，赵世彬，王亚平，张颖，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41
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