GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法技术

本发明专利技术公开了一种GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法，属于配电网自动化系统技术领域，包括以下步骤：1)获取实验数据；2)提取某一历元时刻卫星数据；3)根据导航电文和星历观测文件得出卫星的地心地固坐标，并对每颗卫星的伪距观测值进行修正；4)利用卫星位置坐标和修正后的伪距，分别采用最小二乘法和加权最小二乘法进行定位解算，得到接收机的坐标和钟差；5)分析求解结果与真实坐标之间的偏差。本发明专利技术提高了授时精度。

【技术实现步骤摘要】
GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法
本专利技术涉及配电网自动化系统
，尤其是一种配电网自动化的授时技术，特别是基于GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用。
技术介绍
配电网是电网体系中的重要组成部分，在电力分配环节起到了关键作用。配电网自动化是利用现代计算机技术，自动控制技术，数据通信，数据存储，信息管理技术，将配电网实时运行，电网结构，设备，用户以及地理图形信息进行集成，构成完整的自动化系统，实现配电网运行监控及管理的自动化，信息化。因此配电网自动化系统的高效运行离不开精确的授时和可靠的通信，配电网中全网的时间统一，一直是电力系统追求的目标，它关系到数据采集，数据传输，故障定位，故障处理和系统的可靠性与稳定性；通信是否符合自动化的要求是配电网自动化程度的重要标志,它担负着设备及用户与自动化的联络,起着纽带作用，因此可靠的通信技术决定了配网系统能否正常运行。因此，研究卫星授时和电力通信技术在配网自动化系统中的应用有着重要意义。因此，我们提出采用GPS_BDS双模授时系统。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法，提高了授时精度。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法，包括以下步骤：1)获取实验数据；2)提取某一历元时刻卫星数据；3)根据导航电文和星历观测文件得出卫星的地心地固坐标，并对每颗卫星的伪距观测值进行修正；4)利用卫星位置坐标和修正后的伪距，分别采用最小二乘法和加权最小二乘法进行定位解算，得到接收机的坐标和钟差；5)分析求解结果与真实坐标之间的偏差。本专利技术技术方案的进一步改进在于：实验数据为中心观测站abmf和badg的数据，实验数据时间段为2019年12月25日0点到24点(UTC)共24个小时，且选取观测站abmf为基准站，badg作为流动站。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤3)采用伪距差分校正量对卫星的伪距观测值进行校正，具体校正方法如下：假设某颗卫星(编号为n)在t时刻的地心地固位置坐标为(x(n),y(n),z(n))，地面某基准站(编号为r)接收天线的位置坐标为(xryr,zr)，由此可得基准站到卫星的几何距离为：若基准站接收机对卫星的伪距观测值为则伪距观测方程为：其中δtr表示接收机钟差，通常是未知的，δt(n)卫星时钟钟差，是电离层引起的伪距误差，Tr(n)对流层引起的伪距误差，其他因素引起的伪距误差。由于基准站和卫星位置都是已知的，所以任何时刻基准站r到卫星n的真实几何距离能被精确地计算出来，该真实值与伪距测量的差值正是基准站所要播发关于卫星i的伪距差分校正量即用户机可以根据上述伪距差分校正量对卫星的伪距观测值进行校正，假如某个用户接收机(编号为u)的坐标为(x,y,z)对卫星n的伪距观测值为则经过差分校正后的伪距观测值为：为了更直观看出差分校正后的伪距测量值的误差情况，将上式中的伪距观测值写成如式(2)的形式，然后代入上式得：如果用户接收机和基准站之间的基线距离较短时，它们对同一颗卫星的电离层延时I和对流层延时T近似相等，因此上式可以写成其中表示接收机与第n颗卫星之间的几何距离，δtur可以认为是与用户接收机钟差性质一样的未知量，是由基准站和用户机两端的多路径和接收机噪声所引起的测量误差，虽然星历误差隐含在几何距离(和)中，但在短基线的情况下，与电离延时误差一样经差分校正后基本被全部抵消。因而利用差分校正后的伪距来实现定位具有更高的精度。那么伪距差分定位算法就是解方程组：本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述的最小二乘法和加权最小二乘法进行定位解算具体过程如下：(a)准备数据与设置初始解；(b)非线性方程组线性化；(c)利用最小二乘法/加权最小二乘法求解线性方程组；(d)判断牛顿迭代的收敛性。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：本专利技术提供一种配电网自动化的授时算法，即GPS_BDS双模授时技术，该方法提高了授时精度。具体的加权最小二乘法改善了各坐标的误差，而且各坐标轴的误差曲线比较平稳，定位精度得到了提高。附图说明图1是本专利技术方法的流程示意图；图2是各系统可见卫星数目；图3是GPS数据最小二乘与加权最小二乘定位解算结果；图4是北斗数据最小二乘与加权最小二乘定位解算结果；图5是GPS+BDS数据最小二乘与加权最小二乘定位解算结果；图6是基于加权最小二乘法的伪距差分实验结果对比图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明：一种GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：1)获取实验数据，实验数据选用武汉大学IGS数据中心观测站的数据；2)提取某一历元时刻卫星数据；实验数据为中心观测站abmf和badg的数据，实验数据时间段为2019年12月25日0点到24点(UTC)共24个小时，且选取观测站abmf为基准站，badg作为流动站。3)根据导航电文和星历观测文件得出卫星的地心地固(EarthCenteredEarthFixed，ECEF)坐标，并对每颗卫星的伪距观测值进行修正；伪距差分校正量对卫星的伪距观测值进行校正，具体校正方法如下：假设某颗卫星(编号为n)在t时刻的地心地固位置坐标为(x(n),y(n),z(n))，地面某基准站(编号为r)接收天线的位置坐标为(xryr,zr)，由此可得基准站到卫星的几何距离为：若基准站接收机对卫星的伪距观测值为则伪距观测方程为：其中δtr表示接收机钟差，通常是未知的，δt(n)卫星时钟钟差，是电离层引起的伪距误差，对流层引起的伪距误差，其他因素引起的伪距误差。由于基准站和卫星位置都是已知的，所以任何时刻基准站r到卫星n的真实几何距离能被精确地计算出来，该真实值与伪距测量的差值正是基准站所要播发关于卫星i的伪距差分校正量即用户机可以根据上述伪距差分校正量对卫星的伪距观测值进行校正，假如某个用户接收机(编号为u)的坐标为(x,y,z)对卫星n的伪距观测值为则经过差分校正后的伪距观测值为：为了更直观看出差分校正后的伪距测量值的误差情况，将上式中的伪距观测值写成如式(2)的形式，然后代入上式得：如果用户接收机和基准站之间的基线距离较短时，它们对同一颗卫星的电离层延时I和对流层延时T近似相等，因此上式可以写成其中表示接收机与第n颗卫星之间的几何距离，δtur可以认为是与用户接收机钟差性质一样的未知量，是由基准站和用户机两端的多路径和接收机噪声所引起的测量误差，虽然星历误差隐含在几何距离(和)中，但在短本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)获取实验数据；/n2)提取某一历元时刻卫星数据；/n3)根据导航电文和星历观测文件得出卫星的地心地固坐标，并对每颗卫星的伪距值进行修正；/n4)利用卫星位置坐标和修正后的伪距，分别采用最小二乘法和加权最小二乘法进行定位解算，得到接收机的坐标和钟差；/n5)分析求解结果与真实坐标之间的偏差。/n

【技术特征摘要】
1.一种GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)获取实验数据；
2)提取某一历元时刻卫星数据；
3)根据导航电文和星历观测文件得出卫星的地心地固坐标，并对每颗卫星的伪距值进行修正；
4)利用卫星位置坐标和修正后的伪距，分别采用最小二乘法和加权最小二乘法进行定位解算，得到接收机的坐标和钟差；
5)分析求解结果与真实坐标之间的偏差。


2.根据权利要求1所述的GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法，其特征在于：实验数据为中心观测站abmf和badg的数据，实验数据时间段为2019年12月25日0点到24点共24个小时，且选取观测站abmf为基准站，badg作为流动站。


3.根据权利要求1所述的GPS_BDS双模授时技术在配电网自动化的应用方法，其特征在于：所述步骤3)采用伪距差分校正量对卫星的伪距观测值进行校正，具体校正方法如下：
假设某颗编号为n的卫星在t时刻的地心地固位置坐标为(x(n),y(n),z(n))，地面某编号为r的基准站接收天线的位置坐标为(xryr,zr)，由此可得基准站到卫星的几何距离为：



若基准站接收机对卫星的伪距观测值为则伪距观测方程为：



其中δtr表示接收机钟差，通常是未知的，δt(n)卫星时钟钟差，是电离层引起的伪距误差，对流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑清，张晓文，姜安琦，刘海涛，董伟，胡孟飞，杨振宁，李君，时康，李永博，黄娇，上官甲新，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13