一种基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于无人机定位技术领域，公开了一种基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法及系统，使用无几何距离组合法对载波周跳进行检测和修复，得到连续可用的载波相位测量值；然后结合站间星间双差观测方程，忽略整周模糊度的整数约束，用最小二乘法求得基线向量R

A method and system to improve the landing and positioning accuracy of UAV Based on electric patrol inspection

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法及系统
本专利技术属于无人机定位
，尤其涉及一种基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法及系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：2012年12月27日，北斗导航正式对亚太地区提供定位、导航等服务，2017年11月5日，中国北斗三号发射升空，标志着中国开始建造全球导航定位系统，到2010年左右，中国将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统，为全球用户提供开放，免费的高质量服务。随着北斗导航的逐步发展与完善，在许多领域都有广泛应用。无人机作为电力系统高压输电线巡检的高效手段，对高压输电线路的维护起着非常重要的作用。在无人机巡检航拍、高压塔着陆充电等过程中，都要求自身搭载的北斗导航系统能实现高精度，定位。尤其当无人机在高压输电线电塔平台采用无线充电方式时，导航的定位精度还将对无人机的无线充电效率产生影响。随着无人机在电力系统高压输电线巡检中的广泛应用，对无人机的定位精度要求也越高。由于北斗导航系统在民用领域的精度限制，传统的单点定位精度在米级或者十米级以上，伪距差分的定位精度为分米级，显然无法达到无人机巡检高压输电线的精度要求。为满足无人机在巡检过程中的高精度定位降落需求，必须使用能达到厘米级定位精度的RTK技术。但在实际应用中，对无人机无线充电时考虑到充电接触面积对充电效率的影响，需要对RTK技术进行改进，优化定位精度。综上所述，现有技术存在的问题是：现有定位精度无法满足无人机充电时对于精度的要求，同时不精确的定位还会影响无人机的无线充电效率。现有的民用北斗导航定位系统定位精度在米级或十米级以上，而无人机无线充电时，与感应线圈的接触面积将影响无线充电效率。解决上述技术问题的难度：现有民用北斗导航定位精度在米级甚至十米级，而无人机要实现高效无线充电，必须将降落定位精度控制在厘米甚至毫米级。在现有民用北斗导航定位精度下，显然无法实现。解决上述技术问题的意义：加入RTK技术，能将无人机降落定位精度提升至厘米甚至毫米级，提高无线充电效率，进而提高无人机电力巡检的效率，节约巡检系统的人力、时间、经费等成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法及系统。本专利技术是这样实现的，一种基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法，所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法包括：使用无几何距离组合法对载波周跳进行检测和修复，得到连续可用的载波相位测量值；然后结合站间星间双差观测方程，忽略整周模糊度的整数约束，用最小二乘法求得基线向量Rn和模糊度浮点解并由得到的浮点解使用逐级模糊度确定法固定整周模糊度；由整周模糊度的最优解，得到基线向量的最优解，在基准站已知位置的条件下，得到移动基站的精确位置。进一步，所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法包括以下步骤：步骤一，将移动站u和基准站z分别对卫星i和j作单差处理得到单差载波相位测量值，并由单差测量值构造双差载波相位测量值。步骤二，使用无几何距离组合法对载波周跳进行检测和修复，得到连续可用的载波相位测量值。在实际定位过程中，存在卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变或中断的情况，所以正确地探测并恢复载波周跳，是载波相位测量中非常重要且必须解决的问题之一。无几何距离法具有简单高效的优点，所以使用这种方法来检测修复周跳。步骤三，利用最小二乘法求得基线向量Rn和模糊度浮点解是对步骤二里求得的连续可用载波相位值使用最小二乘法，求得基线向量和模糊度浮点解。步骤四，基于得到的浮点解使用逐级模糊度确定法固定整周模糊度。步骤五，计算得到整周模糊度最优整数解，并基于得到的最优整数解得到基线向量的最优解；并进行整周模糊度的确认，同时判断模糊度是否固定；若固定在转向步骤六；若不固定则转向步骤三；通过对连续可用载波相位值做平差计算得到整周模糊度，而整周模糊度往往不是整数而是一个实数，在对该实数解进行四舍五入得到最优整数解。步骤六，利用基准站的已知未知确定移动基站精确位置。进一步，步骤一中，所述单差载波相位测量值计算方法具体包括：将移动站u和基准站z分别对卫星i和j作单差处理，公式如下：式中：和分别为移动站u和基准站z分别对卫星i和j作单差处理后得到的单差载波相位测量值；进一步，步骤一中，所述双差载波相位测量值构造方法包括：由单差测量值构造双差载波相位测量值，双差观测量公式如下：式中：为双差观测量，进一步，所述整周模糊度确认方法具体包括：利用逐级模糊度确定法根据不同波长的组合测量值，逐级从最宽巷到最窄巷解得整周模糊度。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法的信息数据处理终端。本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法的基于电力巡检提高无人机降落定位精度系统，所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度系统包括：双差载波相位测量值构建模块，用于将移动站和基准站分别对卫星作单差处理得到单差载波相位测量值，并由单差测量值构造双差载波相位测量值。连续可用的载波相位测量值获取模块，用于使用无几何距离组合法对载波周跳进行检测和修复，得到连续可用的载波相位测量值。基线向量和模糊度浮点解获取模块，用于利用最小二乘法求得基线向量和模糊度浮点解。整周模糊度获取模块，用于基于得到的浮点解使用逐级模糊度确定法固定整周模糊度。整周模糊度确认模块，用于计算得到整周模糊度最优整数解，并基于得到的最优整数解得到基线向量的最优解；并进行整周模糊度的确认，同时判断模糊度是否固定。移动基站精确位置确定模块，利用基准站的已知未知确定移动基站精确位置。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法的无人机无线充电装置。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法的巡检无人机。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术对无人机北斗导航系统采用RTK技术进行高精度定位提出了改进方法，能够满足无人机巡检的工程需求，能为北斗导航定位系统优化性能提供参考。通过大量无人机飞行定位实验，将改进RTK算法与其他传统定位算法的定位精度进行比较，实验结果表明，本专利技术改进RTK算法优化了北斗导航系统的定位精度。能实现无人机的快速精准定位。本专利技术通过单差测量值构造双差载波相位测量值，能够有效消除接收机时钟误差。本专利技术利用逐级模糊度确定法根据不同波长的组合测量值，逐级从最宽巷到最窄巷解得整周模糊度，与用户接收机运动状态无关，也不易受到电离层延迟及对流层延迟的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法，其特征在于，所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法包括：/n使用无几何距离组合法对载波周跳进行检测和修复，得到连续可用的载波相位测量值；/n然后结合站间星间双差观测方程，忽略整周模糊度的整数约束，用最小二乘法求得基线向量R

【技术特征摘要】
1.一种基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法，其特征在于，所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法包括：
使用无几何距离组合法对载波周跳进行检测和修复，得到连续可用的载波相位测量值；
然后结合站间星间双差观测方程，忽略整周模糊度的整数约束，用最小二乘法求得基线向量Rn和模糊度浮点解并由得到的浮点解使用逐级模糊度确定法固定整周模糊度；
由获得的整周模糊度进行计算最优解，通过获得的整周模糊度最优解获取基线向量的最优解，在基准站已知位置的条件下，得到移动基站的精确位置。


2.如权利要求1所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法，其特征在于，所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法包括以下步骤：
步骤一，将移动站u和基准站z分别对卫星i和j作单差处理得到单差载波相位测量值，并由单差测量值构造双差载波相位测量值；
步骤二，使用无几何距离组合法对载波周跳进行检测和修复，得到连续可用的载波相位测量值；
步骤三，利用最小二乘法求得基线向量Rn和模糊度浮点解
步骤四，基于得到的浮点解使用逐级模糊度确定法固定整周模糊度；
步骤五，计算得到整周模糊度最优整数解，并基于得到的最优整数解得到基线向量的最优解；并进行整周模糊度的确认，同时判断模糊度是否固定；若固定在转向步骤六；若不固定则转向步骤三；
步骤六，利用基准站的已知未知确定移动基站精确位置。


3.如权利要求2所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法，其特征在于，步骤一中，所述单差载波相位测量值计算方法具体包括：
将移动站u和基准站z分别对卫星i和j作单差处理，公式如下：






式中：和分别为移动站u和基准站z分别对卫星i和j作单差处理后得到的单差载波相位测量值；δtuz＝δtu-δtz；


4.如权利要求2所述基于电力巡检提高无人机降落定位精度的方法，其特征在于，步骤一中，所述双差载波相位测量值构...

【专利技术属性】
技术研发人员：金昭，夏国华，姚斌，高志勇，蔡得志，韩振，王澜，甘林，李伟，李凡，郭建军，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司咸宁供电公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42