CN109557506A - 一种超宽带无人机精确定位方法 - Google Patents

一种超宽带无人机精确定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种超宽带无人机精确定位方法，所述定位方法包括以下步骤：信号源布置，信号源组网，信号接收，坐标换算，位置确定；该超宽带无人机精确定位方法通过多个超宽带微雷达信号源组网，能够实现超宽带微雷达信号源与无人机之间的无缝通信，从而实现精确定位，定位精度达到5‑10cm，能够满足绝缘子带电检测面临的高压环境所需要的精确空间定位要求。

Description

一种超宽带无人机精确定位方法
技术领域
本发明是一种超宽带无人机精确定位方法，属于输电线路绝缘子状态检测技术领域。
背景技术
绝缘子在整个电力系统输配变中应用广泛，尤其是在近年大力发展的超高压、特高压交、直流输电系统中，绝缘子的安全运行问题更是直接决定了整个系统的投资以及安全水平，由于悬式瓷、玻璃绝缘子应用的时间最早，数量大，暂时无法被取代，这些绝缘子长期处在复杂的自然环境中，受到强电场和机械应力的影响，其绝缘性能和机械性能会下降，从而会产生低值或零值绝缘子，这种绝缘子一旦存在，极易引发闪络、断裂、掉串、导线落地等事故，危及电网安全，因此检测绝缘子劣化对电网的运行安全具有十分重要的意义。
目前绝缘子劣化检测普遍应用的是电压分布法(火花间隙)，该方法需要人工登塔，用火花叉逐片进行检测，导致工作量巨大、效率低、安全性差、漏检概率大，另外通过测量绝缘子串电位分布来判断劣化绝缘子的判据也已非常成熟(电力行业标准DL/T626－2005《劣化盘形悬式绝缘子检测规程》中已进行规定)，但测量装置本身并不完善，目前的操作方法也比较繁琐，都是电位分布测量仪配合绝缘杆等操作人员手动操作，特别是在绝缘子串增长以后，极大的增加了这种方法的现场操作难度，限制了该方法在现场检测中的使用，通过无人机搭载光学电场传感探头将能够有效的解决以上困难，但是，由于绝缘子带电检测要面临高压环境，必须要能够达到5-10cm的精确空间定位才能满足要求，传统GPS定位1.5m精度必然不能满足要求。
为此，本发明提供一种超宽带无人机精确定位方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种超宽带无人机精确定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题，该超宽带无人机精确定位方法通过多个超宽带微雷达信号源组网，能够实现超宽带微雷达信号源与无人机之间的无缝通信，从而实现精确定位，定位精度达到5-10cm，能够满足绝缘子带电检测面临的高压环境所需要的精确空间定位要求。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种超宽带无人机精确定位方法，所述定位方法包括以下步骤：
步骤一：信号源布置；首先根据现场状况在合适位置布放6个超宽带微雷达信号源作为无人机飞行定位参照点，后台计算机以6个超宽带微雷达信号源为原点分别建立空间坐标系；
步骤二：信号源组网；各个超宽带微雷达信号源发出的UWB信号组成信号网，实现超宽带微雷达信号源与无人机之间的无缝通信，确保无人机定位的精确性；
步骤三：信号接收；无人机上的超宽带信号接收机接收超宽带微雷达信号源发出的UWB信号；
步骤四：坐标换算；后台计算机根据超宽带微雷达信号源发射UWB信号的时间与无人机接收UWB信号的时间，计算出各个超宽带微雷达信号源与无人机之间的距离，然后，后台计算机根据莫洛金斯基的三参数的直接转换方法，实现精准坐标换算；
步骤五：位置确定；坐标换算后，无人机的位置得到确定。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤四中的三参数法是最简单的坐标转换方法，通过两坐标系的原点位移实现，坐标转换是空间实体的位置描述，是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程，通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤四中各个超宽带微雷达信号源与无人机之间距离为UWB信号的传播速度与传播时间的乘积，所述传播时间为超宽带微雷达信号源发射UWB信号与无人机接收UWB信号的时间差。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一的宽带微雷达信号源为基于超宽带技术的信号源，所述超宽带技术是一种新型的无线通信技术，通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽，超宽带技术能够解决困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。
本发明的有益效果：
1.此超宽带无人机精确定位方法通过多个超宽带微雷达信号源组网，能够实现超宽带微雷达信号源与无人机之间的无缝通信，从而实现精确定位，定位精度达到5-10cm，能够满足绝缘子带电检测面临的高压环境所需要的精确空间定位要求。
2.此超宽带无人机精确定位方法使用的超宽带技术能够解决困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点，提供了一种基于超宽带技术的微雷达自定位技术，从而确保无人机定位的精确性。
3.此超宽带无人机精确定位方法定位精确，步骤简洁，可靠性高，对于绝缘子以及输变电设备的状态检测和配电网的安全运行具有重要意义。
附图说明
图1为本发明一种超宽带无人机精确定位方法的流程图；
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种超宽带无人机精确定位方法，所述定位方法包括以下步骤：
步骤一：信号源布置；首先根据现场状况在合适位置布放6个超宽带微雷达信号源作为无人机飞行定位参照点，后台计算机以6个超宽带微雷达信号源为原点分别建立空间坐标系；
步骤二：信号源组网；各个超宽带微雷达信号源发出的UWB信号组成信号网，实现超宽带微雷达信号源与无人机之间的无缝通信，确保无人机定位的精确性；
步骤三：信号接收；无人机上的超宽带信号接收机接收超宽带微雷达信号源发出的UWB信号；
步骤四：坐标换算；后台计算机根据超宽带微雷达信号源发射UWB信号的时间与无人机接收UWB信号的时间，计算出各个超宽带微雷达信号源与无人机之间的距离，然后，后台计算机根据莫洛金斯基的三参数的直接转换方法，实现精准坐标换算；
步骤五：位置确定；坐标换算后，无人机的位置得到确定。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤四中的三参数法是最简单的坐标转换方法，通过两坐标系的原点位移实现，坐标转换是空间实体的位置描述，是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程，通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤四中各个超宽带微雷达信号源与无人机之间距离为UWB信号的传播速度与传播时间的乘积，所述传播时间为超宽带微雷达信号源发射UWB信号与无人机接收UWB信号的时间差。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一的宽带微雷达信号源为基于超宽带技术的信号源，所述超宽带技术是一种新型的无线通信技术，通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽，超宽带技术能够解决困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种超宽带无人机精确定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：
步骤一：信号源布置；首先根据现场状况在合适位置布放6个超宽带微雷达信号源作为无人机飞行定位参照点，后台计算机以6个超宽带微雷达信号源为原点分别建立空间坐标系；
步骤二：信号源组网；各个超宽带微雷达信号源发出的UWB信号组成信号网，实现超宽带微雷达信号源与无人机之间的无缝通信，确保无人机定位的精确性；
步骤三：信号接收；无人机上的超宽带信号接收机接收超宽带微雷达信号源发出的UWB信号；
步骤四：坐标换算；后台计算机根据超宽带微雷达信号源发射UWB信号的时间与无人机接收UWB信号的时间，计算出各个超宽带微雷达信号源与无人机之间的距离，然后，后台计算机根据莫洛金斯基的三参数的直接转换方法，实现精准坐标换算；
步骤五：位置确定；坐标换算后，无人机的位置得到确定。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带无人机精确定位方法，其特征在于：所述步骤四中的三参数法是最简单的坐标转换方法，通过两坐标系的原点位移实现，坐标转换是空间实体的位置描述，是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程，通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。
3.根据权利要求1所述的一种超宽带无人机精确定位方法，其特征在于：所述步骤四中各个超宽带微雷达信号源与无人机之间距离为UWB信号的传播速度与传播时间的乘积，所述传播时间为超宽带微雷达信号源发射UWB信号与无人机接收UWB信号的时间差。
4.根据权利要求1所述的一种超宽带无人机精确定位方法，其特征在于：所述步骤一的宽带微雷达信号源为基于超宽带技术的信号源，所述超宽带技术是一种新型的无线通信技术，通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽，超宽带技术能够解决困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。
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