CN111884678A

CN111884678A - 一种基于hplc技术的配电线路测距方法

Info

Publication number: CN111884678A
Application number: CN202010569435.3A
Authority: CN
Inventors: 郭乐; 彭锦; 许强; 孙文; 李东敏
Original assignee: Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Current assignee: Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Priority date: 2020-06-20
Filing date: 2020-06-20
Publication date: 2020-11-03

Abstract

本发明属于电力载波通信技术领域，公开了一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，该方法包括：步骤1，测距源节点发送测距请求帧；步骤2，测距目的节点接收测距请求帧；步骤3，测距目的节点发送测距响应帧；步骤4，测距源节点接收测距响应帧；步骤5，测距源节点计算测距结果。该测距方法基于满足HPLC协议规范要求的通信设备实现，便于低成本推广应用。

Description

一种基于HPLC技术的配电线路测距方法

技术领域

本发明属于电力载波通信技术领域，尤其涉及一种基于HPLC技术的配电线路测距方法。

背景技术

高速电力载波通信(HPLC)技术是一种基于正交频分复用(OFDM)技术、在电力线上进行数据传输的电力线载波技术。

高速电力载波网络中一般会形成以中央协调器(Central Coordinator，CCO)为中心、以代理协调器(Proxy Coordinator，PCO)为中继代理，连接所有站点(Station，STA)多级关联的树形网络。

高速电力载波网络中CCO、PCO、STA需要维护一个网络基准时间(NTB)，该网络基准时间是一个32比特计数器，网络基准时间的时钟频率为25MHz，该网络中其他PCO和STA的网络基准时间需要和网络中CCO的网络基准时间保持同步。

高速电力载波网络中有一种用于CCO、PCO及STA发送的携带有网络管理和维护信息、用于特定目的的管理消息的帧类型，叫做信标帧。

针对载波线路测距技术，目前存在以下技术：

专利《一种电力线的测距方法》，公开号为CN101592484A,涉及一种电力线到危险交跨物之间距离的实时测量方法。该方法用于检测电力线下方一定范围内是否能存在危险交跨物，该方法不适用于载波线路的距离测量。

专利《一种OFDM的子信道估计测距方法》，公开号为CN108111440A，公开了一种无线定位领域中一种OFDM的子信道估计测距方法。该方法首先分为参数估计阶段和距离估计阶段。在参数估计阶段，首先选择定标点，并测量该定标点到接入点的距离；然后从来自定标点的数据中提取子信道状态信息，同时对其进行滤波去噪和离群点检测；最后得到子信道传播模型。在距离估计阶段，首先对采集子信道状态信息进行滤波去噪；然后带入到子信道信号传输模型中进行距离估计，得到子信道距离；最后对子信道距离进行估计，将类心的坐标作为目标到AP的距离。该方法主要应用于无线领域，无法应用到载波线路中的距离测量。

专利《一种基于电力线载波信号的配电线路测距方法》，公开号为CN110244195A，公开了一种基于电力线载波信号的配电线路测距方法。该方法需要首先进行载波信道估计和噪声分析，然后采用高频测距信号进行测距。测距过程持续时间长，同时测距时需要额外发送和接收高频测距信号，实现技术复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，该方法基于高速电力载波技术，测距时发送和接收信号满足HPLC物理层协议规范要求。本发明的技术方案如下：

一种基于HPLC技术的配电线路测距方法包括以下步骤：

步骤1，测距源节点发送测距请求帧。

在测距请求帧中携带发送该帧时自身的NTB值。

步骤2，测距目的节点接收测距请求帧。

测距目的节点记录接收该帧时自身的NTB值。

步骤3，测距目的节点发送测距响应帧。

在测距响应帧中携带测距请求帧的发送和接收时的NTB值以及目的节点和源节点的网络基准时钟频率偏差。

步骤4，测距源节点接收测距响应帧。

测距源节点记录接收该帧时自身的NTB值；并解析测距响应帧得到测距请求帧的发送和接收NTB值、测距响应帧发送时的NTB值。

步骤5，测距源节点计算测距结果。

首先根据测距请求帧的发送和接收NTB值、测距响应帧的发送和接收NTB值计算测距请求帧和测距响应帧的总传播时延；目的节点的处理时延为测距响应帧发送时的NTB值与测距请求帧接收时的NTB值的差值，为了提高测距精度，还需要使用测距源节点和目的节点的频率偏差对目的节点的处理时延做修正；因为测距请求帧和测距响应帧传播时延相同，因此可以计算得到电信号在源节点和目的节点之间的传播时延；最后，根据电信号在载波线路中传输速率和传播时延计算测距结果。

测距源节点和测距目的节点基于高速电力载波技术的通信设备，并处于同一高速电力载波网络中。测距节点可以是CCO、PCO或STA。

测距源节点和测距目的节点需要处于同一个高速电力载波网络中。

本发明的有益效果为：本发明提供的技术方案无需进行信道估计和噪声分析，提高了测距效率；同时该测距方法基于满足高速载波通信协议要求的通信设备实现，便于低成本推广应用。

附图说明

图1为本发明载波距离测量方法中传播时间计算原理图；

图2为本发明实施例提供的载波距离测量方法流程图。

具体实施方式

为了能更清楚的说明本发明的目的、技术方案及优点，以下结合实施例，对本发明进行进一步说明。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了保证测距帧发送时NTB值记录的准确性，测距请求帧和测距响应帧可以采用高速电力载波协议中规定的信标帧承载。

如图2所示，本发明实施例提供的测量方法包括以下步骤：

S201：测距源节点发送测距请求帧。

其中携带发送该帧时该节点的NTB值：NTB_{send_req}。

测距源节点从发送测距请求帧后，到接收测距目的节点的测距响应帧的时间内，源节点NTB不做修正。

S202：测距目的节点接收测距请求帧。

测距目的节点接收测距请求帧时，记录该节点的NTB值NTB_{recv_req}，如果源节点和目的节点的网络基准时钟频率存在偏差，还需要估计该节点和测距源节点NTB的频率偏差值VAL_{freq_dev}。

测距目的节点从接收测距请求帧开始，到完成回复测距响应帧的时间内，目的节点的NTB不做修正。

S203：测距目的节点发送测距响应帧。

当测距目的节点发送测距响应帧时，其中携带发送该帧时该节点的NTB值：NTB_{send_resp}。测距响应帧中还需要携带NTB_{send_req}、NTB_{recv_req}、目的节点和源节点网络基准时间的频率误差值VAL_{freq_dev}。

S204：测距源节点接收测距响应帧。

测距源节点接收测距响应帧时，记录该节点的NTB值：NTB_{recv_resp}；同时解析测距响应帧，得到：NTB_{send_req}、NTB_{recv_req}、NTB_{send_resp}、VAL_{freq_dev}。

S205：测距源节点计算测距结果。如图1所示，测距源节点发送测距请求帧到接收测距响应帧的时延为：

ΔNTB_{src_node}＝(NTB_{recv_resp}-NTB_{send_req})。

如图1所示，测距目的节点接收测距请求帧到发送测距响应帧的时延为：

ΔNTB_{dest_node}＝(NTB_{send_resp}-NTB_{recv_req})。

使用频率误差值对测距目的节点处理的时延进行修正：

ΔNTB′_{dest_node}＝(NTB_{send_resp}-NTB_{recv_req})×VAL_{freq_dev}。

测距源节点计算测距请求帧或测距响应帧的传播时间，计算公式如下所示。

然后根据电信号在载波线路中的传输速率v，计算得到测距源节点和目的节点间的线路距离为：S＝v×TIME_{prop_delay}。

本发明已经实现了功能开发和现场测试，充分说明了技术方案的可行性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，其特征在于，所述基方法包括以下步骤：

步骤1，测距源节点发送测距请求帧；

步骤2，测距目的节点接收测距请求帧；

步骤3，测距目的节点发送测距响应帧；

步骤4，测距源节点接收测距响应帧；

步骤5，测距源节点计算测距结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，其特征在于测距源节点和测距目的节点基于高速电力载波技术的通信设备，并处于同一高速电力载波网络中。

3.根据权利要求1所述的一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，其特征在于测距源节点发送的测距请求帧中携带有发送该帧时源节点的网络基准时间值。

4.根据权利要求1所述的一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，其特征在于测距目的节点需要计算测距目的节点和测距源节点的网络基准时钟频率偏差值。

5.根据权利要求1所述的一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，其特征在于测距响应帧中携带有测距源节点发送测距请求帧时源节点的网络基准时间值、测距目的节点接收测距请求帧时目的节点的网络基准时间值、测距目的节点发送测距响应帧时测距目的节点的网络基准时间值、测距目的节点和测距源节点的网络基准时钟的频率偏差值。

6.根据权利要求1所述的一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，其特征在于测距源节点接收测距响应帧时，记录测距源节点的网络基准时间值。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于HPLC技术的配电线路测距方法，其特征在于测距源节点计算测距结果时，需要用到测距源节点在发送测距请求帧时和接收测距响应帧时自身的网络基准时间值、测距目的节点在接收测距请求帧时和发送测距响应帧时自身的网络基准时间值，需要用到测距目的节点和测距源节点的网络基准时钟的频率偏差值。