一种输电线路无人机的塔上基站设备及其应用方法技术

本发明专利技术公开一种输电线路无人机的塔上基站设备，包括电源模块、解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台；所述的电源模块为解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台供电；所述的无线通信模块、卫星信号接收天线、电台与解算模块进行电连接。该发明专利技术提高普通基站的定位精度，不受网络信号影响，保证了无人机的作业准确性和安全性。

A Tower Base Station Equipment for Transmission Line Unmanned Aerial Vehicle and Its Application Method

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路无人机的塔上基站设备及其应用方法
本专利技术涉及到无人机控制的
和高精度定位
，更具体的，一种输电线路无人机的塔上基站设备及其应用方法。
技术介绍
近年来，随着RTK载波相位差分、高精度激光雷达建模和人工智能图像识别等技术的发展，输电线路无人机巡检正向着自动驾驶智能巡检的方向发展；现有的输电线路自动驾驶无人机主要有以下三种类型，一、基于网络基站的自动驾驶无人机，无人机主要通过实时接收遥控器获取的网络差分数据，实现厘米级的定位精度；三、基于机载RTK技术的自动驾驶无人机，无人机主要通过机载RTK芯片获取的网络差分数据，实现厘米级的定位精度；三、基于固定基站的自动驾驶无人机，无人机主要通过实时接收基准站提供的差分数据，实现厘米级的定位精度；然而这三种类型的无人机都存在着不同程度的缺点；对于网络基站的自动驾驶无人机，由于遥控器的图像和数据传输链路通信距离限制，无人机的控制距离大多只能在2km以内，难以保证无人机持续高精度地开展作业，造成作业效率低下，作业安全性难以保证问题；对于机载RTK自动驾驶无人机，由于其易受信号的影响，通信不稳定造成定位误差较大，也难以保证无人机持续高精度地开展作业，作业安全性难以保证；对于固定基站的自动驾驶无人机虽然能保证一定的定位精度和控制范围，但仍然存在以下四个缺点：一、普通GPS基站定位精度低，造成了自动驾驶误差大，航线无法复现问题，严重影响了无人机自动驾驶巡视的应用与推广；二、RTK基站虽然可通过获取网络差分信号，解算得出高精度定位，但需时刻保证网络通信，占用资源，造成效率低下问题；三、基站有效控制距离不足，受通信距离限制，基站需架设在比较开阔的地方才能保证作业通信要求，但户外作业容易受场地限制，基站架设位置往往受到附近树木或构筑物遮挡，造成基站有效控制距离不足问题；四、基站携带不便，工作效率低，每次户外作业需携带基站，并寻找开阔的地方架设，浪费大量的时间，造成工作效率低下，不便于户外作业开展；
技术实现思路
针对现有技术中输电线路自动驾驶无人机存在定位精度低、受网络信号影响大、控制范围小的技术缺陷，本专利技术提出一种输电线路无人机的塔上基站设备，本专利技术采用的技术方案是：一种输电线路无人机的塔上基站设备，包括电源模块、解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台；所述的电源模块为解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台供电；所述的无线通信模块、卫星信号接收天线、电台与解算模块进行电连接。系统包括工作模式和供电模式，其中系统处于工作模式时，电源模块对解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台进行供电；当系统处于休眠模式，电源模块只保留对无线通信模块和解算模块的基本供电需求，其他部件进入休眠状态。在一种优选方案中，所述的电源模块包括太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池，所述的太阳能控制器分别与太阳能电池板、蓄电池进行电连接；太阳能控制器接收解算模块发送的控制指令选择对应供电模式，同时也能够对电池充、放电过程进行保护，具有防过充、防过放、短路保护和温度补偿等功能，保证系统的合理供电，最大限度发挥设备的工作效率。在一种优选方案中，所述的解算模块包括MCU微控制单元与RTK解算板卡；所述的MCU微控制单元与无线通信模块、RTK解算板卡、电源模块电连接，所述的RTK解算板卡与卫星信号接收天线电连接；所述的MCU微控制单元为解算模块的控制单元，用于处理各种网络指令、验证和传输GPGGA、RTVM32等格式报文；RTK解算板卡通过对比卫星信号接收天线接收的卫星信号和无线通信模块获取的网络差分信息，即可计算厘米级精度坐标信息，并回传到MCU微处理单元，实现基站厘米级定位。在一种优选方案中，所述的无线通信模块为4G透传模块，通过通用协议获取网络指令；通过Ntrip协议连接网络差分信号播报服务器，发送网络差分账号信息和获取网络差分信息，实现网络通信功能。在一种优选方案中，所述的卫星信号接收天线为三星三频接收天线，接收GPS卫星、GLONASS卫星、Compass卫星的定位信息。本专利技术提供一种输电线路无人机的塔上基站设备应用方法，所述的方法上述的输电线路无人机的塔上基站设备，包括以下步骤；S1：4G透传模块接收网络指令，并传送给MCU微控制单元，MCU微控制单元判断是为启动基站指令，若是启动基站命令，即进行下一步S2；若不是启动基站命令，MCU微控制单元即发送控制指令至电源模块太阳能控制器，控制系统进入休眠模式，降低功耗，节省资源；S2：MCU微控制单元发出指令至电源模块太阳能控制器，控制基站进入工作模式，RTK解算板卡进入移动站工作模式，MCU微控制单元获取通过网络指令设置的网络差分服务地址、端口与账号信息，完成设备初始化；S3：天线获取卫星信号，发送给RTK解算板卡解算，生成GPGGA定位报文，同时MCU微控制单元解析GPGGA报文是否有效；若有效即可进行下一步S4；若无效，重复S3步骤，获取卫星信号并解算生成GPGGA定位报文，并通过MCU微控制单元解析是否有效；S4：若GPGGA报文有效，MCU微控制单元通过4G透传模块向网络服务器发送账号信息，4G透传模块接收返回信息，并传送给MCU微控制单元，若返回账号验证成功消息，即可进行下一步S5；若无验证成功消息，重复S4步骤，继续发送账号信息，4G透传模块接收返回信息，并传送给MCU微控制单元判断账号是否验证成功；S5：若账号验证成功，4G透传模块向网络服务器获取有效的RTCM32报文消息，发送给解算模块RTK解算板卡解算，得出高精度坐标，并传送给MCU微控制单元判断是否为固定解；若为固定解即可进行下一步S6；若不是固定解，重复S5步骤，持续获取有效的RTCM32报文，发送给解算模块RTK解算板卡解算，得出高精度坐标，并传送给MCU微控制单元判断是否为固定解；若长时间没有得到固定解，MCU微控制单元自动提取记录的高精度坐标，锁定RTK解算板卡为此高精度坐标位置，RTK解算板卡进入基站工作模式，并通过电台向无人机广播RTCM32报文，直接进入步骤S7；S6：若解算坐标为固定解，MCU微控制单元发送指令锁定RTK解算板卡为此高精度坐标位置，使RTK解算板卡进入基站工作模式，记录此高精度坐标位置，并通过4G透传模块向网络服务器发送断开与网络服务器连接指令，最大限度降低功耗，节省资源，从而保证了作业效率；同时MCU微控制单元通过电台向无人机广播RTK解算板卡播报的RTCM32报文，并进行下一步S7；S7:开始无人机作业；无人机通过解算电台播报的RTCM32报文信息，即可实现厘米级的定位精度，实现在强电磁场中精准定位、准确导航飞行和采集高精度航测照片数据的作业效果效果；S8：作业结束后，4G透传模块接收网络指令，并传送给MCU微控制单元，MCU微控制单元判断是否为休眠指令，若是即发送控制指令至电源模块太阳能控制器，控制基站进入休眠模式；若否即继续保持基站工作模式，继续开展无人机作业。在一种优选方案中，所述的网络服务器为网络服务器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)具有自动高精度定位功能，保证无人机定位精度。本设备具有网络通信功能，通过网络RTK技术，获取并解算得出基站的高精度位置，从而实现多旋翼无人机在强电磁场中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线路无人机的塔上基站设备，其特征在于，包括电源模块、解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台；所述的电源模块为解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台供电；所述的无线通信模块、卫星信号接收天线、电台与解算模块进行电连接。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路无人机的塔上基站设备，其特征在于，包括电源模块、解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台；所述的电源模块为解算模块、无线通信模块、卫星信号接收天线和电台供电；所述的无线通信模块、卫星信号接收天线、电台与解算模块进行电连接。2.根据权利要求1所述的输电线路无人机的塔上基站设备，其特征在于，所述的电源模块包括太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池，所述的太阳能控制器分别与太阳能电池板、蓄电池进行电连接。3.根据权利要求1所述的输电线路无人机的塔上基站设备，其特征在于，所述的解算模块包括MCU微控制单元与RTK解算板卡；所述的MCU微控制单元与无线通信模块、RTK解算板卡、电源模块电连接，所述的RTK解算板卡与卫星信号接收天线电连接。4.根据权利要求1所述的输电线路无人机的塔上基站设备，其特征在于，所述的无线通信模块为4G透传模块。5.根据权利要求1所述的输电线路无人机的塔上基站设备，其特征在于，所述的卫星信号接收天线为三星三频接收天线，接收GPS卫星、GLONASS卫星、Compass卫星的定位信息。6.一种输电线路无人机的塔上基站设备应用方法，所述的方法基于权利要求1-5所述的输电线路无人机的塔上基站设备，其特征在于，包括以下步骤；S1：4G透传模块接收网络指令，并传送给MCU微控制单元，MCU微控制单元判断是为启动基站指令，若是启动基站命令，即进行下一步S2；若不是启动基站命令，MCU微控制单元即发送控制指令至电源模块太阳能控制器，控制系统进入休眠模式，降低功耗，节省资源；S2：MCU微控制单元发出指令至电源模块太阳能控制器，控制基站进入工作模式，RTK解算板卡进入移动站工作模式，MCU微控制单元获取通过网络指令设置的网络差分服务地址、端口与账号信息，完成设备初始化；S3：天线获取卫星信号，发送给RTK解算板卡解算，生成GPGGA定位报文，同时MCU微控制单元解析GPGGA报文是否有效；若有效即可进行下一步S4；若无效，重复S3步骤，获取卫星信号并解算生成GPGGA定位报文，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦俊佳，刘高，曾懿辉，易琳，陈凯旋，
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