CN115371535A - 一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，本申请提供的方案通过塔基监测数据采集模组中的第一卫星定位模块采集各个塔基的定位信息，同时装配在输电线缆上的弧垂监测数据采集模组中的第二卫星定位模块采集输电线缆的定位信息，然后，通过数据处理模组用于根据两个卫星定位模块采集的定位信息，结合塔基位移量判断算法与悬链线弧垂计算算法，确定输电塔的塔基监测结果与输电线的弧垂监测结果，代替传统利用经纬仪、全站仪测量仪器进行人工检测的处理方式，实现了基于卫星定位设备定位的电力基础设备监测，提高了塔基础验收测量效率、减少了人员的投入，也提高工作效率，解决了现有的电力基础设施的监测方案监测效率低的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及电力设施运维技术领域，尤其涉及一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统。
背景技术
在电力行业中，铁塔和输电线一直是常用且重要的基础设施之一，由于铁塔自身的高度和重量都尤为可观，且其本身承担的电线架设功能十分重要，因此在搭建铁塔的过程中就必须要做到严格按照验收标准进行修建，对于所要求的精度及稳定性都只能高不能低。
现有的电力基础设施的监测通常采用经纬仪或者全站仪这些传统的测量设备通过人工测量方式，这些仪器操作较复杂，费时费力，且需要专业的测量人员和较多的人员配合才能完成，存在监测效率低的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，用于解决现有的电力基础设施的监测方案存在监测效率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，包括：数据采集模组与数据处理模组；
所述数据采集模组具体包括：塔基监测数据采集模组与弧垂监测数据采集模组；
所述塔基监测数据采集模组包括：多个第一卫星定位模块和第一通信模块，其中，所述第一卫星定位模块分别设置在输电塔的中心桩处以及各个塔基地脚处，所述第一通信模块用于与所述数据处理模组通信连接；
所述弧垂监测数据采集模组包括：第二卫星定位模块、行进机构和第二通信模块，其中，所述第二卫星定位模块和所述第二通信模块装配在所述行进机构上，所述行进机构装配在输电线缆上，所述第二通信模块用于与所述数据处理模组通信连接；
所述数据处理模组用于根据所述第一卫星定位模块采集的定位信息，结合塔基位移量判断算法，确定所述输电塔的塔基监测结果，以及根据所述第二卫星定位模块采集的定位信息，结合悬链线弧垂计算算法，确定所述输电线的弧垂监测结果。
优选地，所述数据采集模组还包括：塔身监测数据采集模组；
所述塔身监测数据采集模组包括：第三卫星定位模块和第三通信模块，其中，所述第三卫星定位模块设置在输电塔的塔身处，并与所述塔身刚性连接，所述第三通信模块用于与所述数据处理模组通信连接。
优选地，所述第一卫星定位模块、所述第二卫星定位模块与所述第三卫星定位模块均为短基线卫星定位模块。
优选地，还包括：卫星定位误差校正模块；
所述卫星定位误差校正模块与所述第一卫星定位模块、所述第二卫星定位模块及所述第三卫星定位模块连接，用于对所述第一卫星定位模块、所述第二卫星定位模块及所述第三卫星定位模块输出的定位信息进行误差校正。
优选地，所述卫星定位误差校正模块具体包括：电离层延迟校正子模块、对流层延迟校正子模块以及残余误差校正子模块。
优选地，所述电离层延迟校正子模块具体用于：利用卡尔曼滤波估计无电离层延迟组合模糊度的方式，对定位信息的电离层延迟误差进行校正处理。
优选地，所述对流层延迟校正子模块具体用于：通过GPT2w或ITG模型对定位信息进行对流层延迟校正处理。
优选地，所述电离层延迟校正子模块具体用于：通过预设的单差电离层延迟改正基准方程，对定位信息的电离层延迟误差进行校正处理。
优选地，所述对流层延迟校正子模块具体用于：通过预设的单差对流层延迟基准方程，对定位信息的单差对流层延迟误差进行校正处理。
优选地，所述数据采集模组还包括：塔身监测数据采集模组；
所述塔身监测数据采集模组包括：第三卫星定位模块和第三通信模块，其中，所述第三卫星定位模块设置在输电塔的塔身处，并与所述塔身刚性连接，所述第三通信模块用于与所述数据处理模组通信连接。
优选地，所述第一卫星定位模块与所述第二卫星定位模块均为短基线卫星定位模块。
优选地，整周模糊度解算单元，用于通过Melbourne-Wübbena组合进行宽巷整周模糊度的解算。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供的基于卫星定位的电力基础设施监测系统，通过塔基监测数据采集模组中的第一卫星定位模块采集各个塔基的定位信息，同时装配在输电线缆上的弧垂监测数据采集模组中的第二卫星定位模块采集输电线缆的定位信息，然后，通过数据处理模组用于根据两个卫星定位模块采集的定位信息，结合塔基位移量判断算法与悬链线弧垂计算算法，确定输电塔的塔基监测结果与输电线的弧垂监测结果，代替传统利用经纬仪、全站仪测量仪器进行人工检测的处理方式，实现了基于卫星定位设备定位的电力基础设备监测，提高了塔基础验收测量效率、减少了人员的投入，也提高工作效率，解决了现有的电力基础设施的监测方案存在监测效率低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统的结构示意图。
图2为本申请提供的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统的第一卫星定位模块的布点位置关系示意图。
图3为本申请提供的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统的弧垂数据采集原理示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，用于解决现有的电力基础设施的监测方案存在监测效率低的技术问题。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本申请实施例提供了一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，包括：数据采集模组与数据处理模组S1；
数据采集模组具体包括：塔基监测数据采集模组S21与弧垂监测数据采集模组S22；
塔基监测数据采集模组S21包括：多个第一卫星定位模块S211和第一通信模块S212，其中，第一卫星定位模块S211分别设置在输电塔的中心桩处以及各个塔基地脚处，第一通信模块S212用于与数据处理模组S1通信连接；
弧垂监测数据采集模组S22包括：第二卫星定位模块S221、行进机构（图中未示出）和第二通信模块S222，其中，第二卫星定位模块S221和第二通信模块S222装配在行进机构上，行进机构装配在输电线缆上，第二通信模块S222用于与数据处理模组S1通信连接；
数据处理模组S1用于根据第一卫星定位模块S211采集的定位信息，结合塔基位移量判断算法，确定输电塔的塔基监测结果，以及根据第二卫星定位模块S221采集的定位信息，结合悬链线弧垂计算算法，确定输电线的弧垂监测结果。
需要说明的是，针对塔基数据的监测，其测试点位分布如图2和图3所示，以O点为中心桩，安置测量标志，选在地基坚实的稳定区域内，用脚架将全站仪安置在测量标志中心的铅垂线方向上，对中误差应小于3mm，基座上的圆水准气泡应居中。分别在四个塔基地脚进行放样，四个方向均相差90度，分别放样出A、B、C、D四个点，在这四个点上安置测量标志，用于GNSS设备测量，再由数据处理模组S1对上述四个点的GNSS数据进行解算处理，计算得到AB、BC、CD、AD、半对角线AO、BO、CO、DO以及对角线AC、BD的距离，分别与全站仪放样时相应的距离进行对比，可以评测用GNSS测量仪器进行塔基础验收测量的精度是否满足10mm。
针对弧垂数据的监测，如图3所示，本实施例基于北斗定位技术的架空线路的全自动弧垂监测数据采集模组S22，该模组包括：第二卫星定位模块S221、行进机构和第二通信模块S222，通过行进机构带动第二卫星定位模块S221沿输电线缆移动，利用卫星定位技术对输电线路各点位置信息进行实时采集。通过4G/电台等通讯信道将数据传往地面监测中心的数据处理模组S1，用于根据现场监测数据进行转换、分析、计算。将采集到的大量离散点归集，并以悬链线方程为基础通过曲线拟合算法构建输电线路的 2D/3D 曲线模型，最终根据构建的曲线模型结合几何结构计算出弧垂值，从而达到监测弧垂值的目的。同时，将线路设计模型和弧垂理论值与测量所得模型和弧垂值进行比较，可更加直观、方便地进行验证。
可见，本实施例提供的基于卫星定位的电力基础设施监测系统，通过塔基监测数据采集模组S21中的第一卫星定位模块S211采集各个塔基的定位信息，同时装配在输电线缆上的弧垂监测数据采集模组S22中的第二卫星定位模块S221采集输电线缆的定位信息，然后，通过数据处理模组S1用于根据两个卫星定位模块采集的定位信息，结合塔基位移量判断算法与悬链线弧垂计算算法，确定输电塔的塔基监测结果与输电线的弧垂监测结果，代替传统利用经纬仪、全站仪测量仪器进行人工检测的处理方式，实现了基于卫星定位设备定位的电力基础设备监测，提高了塔基础验收测量效率、减少了人员的投入，也提高工作效率，解决了现有的电力基础设施的监测方案存在监测效率低的技术问题。
进一步地，第一卫星定位模块S211与第二卫星定位模块S221均为短基线卫星定位模块。
需要说明的是，影响 GPS 基线解算质量的主要误差有卫星星历误差、电离层折射误差、对流层折射误差。
其中卫星星历误差是由星历所给出的卫星在空间的位置与实际位置之差称为卫星星历误差。由于卫星在运行中要受到多种摄动力的影响，而通过地面监测站又难以充分可靠地测定这些作用力并掌握它们的作用规律，因此在星历预报时会产生较大的误差。在一个观测时间段内星历误差属系统误差特征，是一种起算数据误差。它将严重影响单点定位的精度，也是精密相对定位中的重要误差源。
电离层误差是在距地表 100－1000 km 的高度间，环绕地球并由带电气体（等离子体）构成的一个稀薄的大气层。当 GPS 信号通过电离层时，如同其他电磁波一样，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化。因此用信号的传播时间乘以真空光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差称为电离层折射误差。
对流层误差是高度为 40km 以下的大气底层，其大气密度比电离层更大，大气状态也更复杂。对流层与地面接触并从地面得到辐射热能，其温度随高度的上升而降低，GPS信号通过对流层时，也使传播的路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差，这种现象产生的误差称为对流层折射误差。
而精密星历的引入对短基线的数据解算结果的影响是非常有限，与广播星历解算的对应值基本一致，所以采用短基线能有效消减卫星星历不够精确而带来的误差。并且当观测站相距不太远时（如小于 20km），由于信号通过对流层的路径相似，因此对同一卫星的同步观测值求差，可以明显地减弱对流层折射的影响。所以本实施例基于北斗智能应用的塔基验收检测系统采用采用以塔基各地脚基础地脚螺栓中心所围成的多边形网连线长度为基线的短基线进行分析。
进一步地，还包括：卫星定位误差校正模块S3；
卫星定位误差校正模块S3与第一卫星定位模块S211、第二卫星定位模块S221及第三卫星定位模块S231连接，也可以分别集成在第一卫星定位模块S211、第二卫星定位模块S221及第三卫星定位模块S231内部，用于对第一卫星定位模块S211、第二卫星定位模块S221及第三卫星定位模块S231输出的定位信息进行误差校正。
进一步地，卫星定位误差校正模块S3具体包括：电离层延迟校正子模块、对流层延迟校正子模块以及残余误差校正子模块。
进一步地，电离层延迟校正子模块具体用于：通过预设的单差电离层延迟改正基准方程，对定位信息的电离层延迟误差进行校正处理。
需要说明的是，基于平面二维坐标线性插值模型内插得到的是电离层延迟改正数，因此需要使用单差电离层延迟改正数。故需要添加一个基准方程。使用双差电离层延迟作为单差电离层延迟改正数，此方法实际等同于添加了参考卫星的单差电离层延迟改正数为零的基准方程：
为了使基准方程更加准确，利用欧洲定轨中心（Center for Orbit Determinationin Europe，CODE）发布的全球电离层延迟模型（Global Ionosphere Model，GIM）计算参考卫星的单差电离层延迟改正数，并将其作为基准方程代入各卫星单差电离层延迟改正数的计算中。
此外，关于电离层延迟校正也可以利用卡尔曼滤波估计无电离层延迟组合模糊度的方式，对定位信息的电离层延迟误差进行校正处理。
其观测方程如下。
无电离层延迟组合模糊度是L1和L2模糊度的线性组合，其计算公式如下：
所以就GPS和BDS观测信号而言，其无电离层延迟组合观测方程如下：
对于GLONASS导航信号而言，其无电离层延迟组合观测方程如下：
式中，
为参考卫星j的站间单差无电离层组合模糊度。由于
的取值范围位于5.252-5.276厘米之间，故
的系数
最大值为0.024厘米。
站间单差L1和L2模糊度可以通过下式求得：
式中，
和
为L1和L2频点的站间单差模糊度，
和
为L1和L2频点的站间单差载波观测值，
和
为L1和L2频点的站间单差伪距观测值，
为L1的站间单差电离层延迟，
和
为卫星i的信号波长。
参考卫星的站间单差模糊度可以表示为：
对流层延迟校正子模块具体用于：通过预设的单差对流层延迟基准方程，对定位信息的单差对流层延迟误差进行校正处理。
需要说明的是，与电离层延迟改正数相似，基于平面二维坐标线性插值模型内插得到的是双差对流层延迟改正数，其已经无法恢复成映射函数和测站天顶对流层延迟的乘积。因此需要使用单差对流层延迟改正数。故也需要添加一个基准方程。利用ITG模型提供对流层延迟，以及对流层延迟映射函数，构建参考卫星的单差对流层延迟改正数基准方程：
此外，关于对流层延迟校正也可以通过GPT2w或ITG模型对定位信息进行对流层延迟校正处理。
更具体地，可以对流层延迟分为干分量和湿分量两部分进行处理，对流层延迟干分量可以通过GPT2w或ITG模型进行改正，对流层延迟湿分量则需要作为待估参数进行处理：
式中，
为双差对流层延迟干分量，可以通过经验模型计算得到，
为测站r的天顶对流层湿延迟，
为测站m和卫星i的高度角，
为映射函数。
对于一般的CORS网而言，其测站间的平均间距不大于100公里，故组成基线的两个测站对同一卫星的高度角非常相近，即
，导致在估计
和
的时候，其系数
是非常接近的，从而导致法方程呈严重病态性，难以实现实时高精度解算。
由于
，故可以认为：
所以公式（1.5）可以转化为：
式中，
为测站r，m与卫星i的平均高度角，计算公式为：
由于ITG模型对流层延迟湿分量精度较高，利用ITG模型计算对流层天顶方向湿延迟作为公式（1.5）中测站r的对流层天顶方向湿延迟，仅估计测站m的对流层天顶方向湿延迟，进而消除法方程的病态性。且由于未使用两测站的平均映射函数，故相较相对对流层延迟方法，准确性更高。其对流层延迟可以表示为：
式中，
为测站r的星间单差对流层延迟湿分量，计算公式为：
式中
由用ITG模型根据测站位置以及观测时间计算得到。
由此可以得到GPS/BDS/GLONASS多系统基站间无电离层组合模糊度解算的观测方程：
利用无电离层组合作为观测值进行卡尔曼滤波，其表达式为：
其中：
系数矩阵Bn+1中各系数阵为：
并且，
，
，
；
其解为：
由于卫星的几何图形变换相对缓慢，在进行无电离层组合模糊度估计时，模糊度解算间隔可以适当拉宽，一般每30s解算一次，以便减少计算量。
同时，通过Melbourne-Wübbena组合进行宽巷整周模糊度的解算，其计算公式为：
式中，
为Melbourne-Wübbena组合观测值，
为宽巷整周模糊度，
、
为L1和L2波段的频率，
为真空环境下的光速。
公式（1.14）中的Melbourne-Wübbena组合可以看做是宽巷观测值
和
、
组成的加权平均数
组成。
上式中的电离层延迟量分别为：
式中，
为宽巷相位观测值的电离层延迟，
为L1相位观测值的电离层延迟，
为加权平均的伪距观测值的电离层延迟。
故利用Melbourne-Wübbena组合求解宽巷模糊度，可以有效的消除电离层延迟。同时由于利用该组合求解宽巷模糊度时没有用到卫星坐标和卫星钟差，故利用Melbourne-Wübbena组合求解宽巷模糊度也可以消除卫星钟差和卫星轨道误差。最后该组合也不受测站坐标影响，对流层延迟、接收机钟差对载波相位观测值和伪距观测值的影响是一致的，在Melbourne-Wübbena组合中也被消除。但由于Melbourne-Wübbena组合有伪距和载波相位观测值组成，其观测噪声相对较大，故需要利用多个历元结果进行平滑才能得到可靠的宽巷模糊度。最后利用直接取整法就可以得到准确的宽巷双差整周模糊度。
进一步地，数据采集模组还包括：塔身监测数据采集模组S23；
塔身监测数据采集模组S23包括：第三卫星定位模块S231和第三通信模块S232，其中，第三卫星定位模块S231设置在输电塔的塔身处，并与塔身刚性连接，第三通信模块S232用于与数据处理模组S1通信连接。
需要说明的是，通过在需监测铁塔测区范围内，寻找结构稳固不位移且电磁通视的地点作为基准站，在基准站架设北斗测量仪，进行静态观测。将北斗测量仪器固定在塔身易变形处，在不改变塔身自身结构强度的前提下，使设备与塔身进行刚性连接，作为监测站，使监测站北斗测量仪与基准站同步观测。将基准站、监测站长时间静态观测数据传回到云平台进行静态数据解算，以安装稳定后的三天解算数据作为初始数据，解算获得基准站、监测站的初始值。获得初始值后，基准站与监测站按照设定的固定频率向云平台发送实时监测数据，所获数据与初始值进行比较，若差值超出预定警戒值则发起报警，达到监测塔身的目的。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，包括：数据采集模组与数据处理模组；
所述数据采集模组具体包括：塔基监测数据采集模组与弧垂监测数据采集模组；
所述塔基监测数据采集模组包括：多个第一卫星定位模块和第一通信模块，其中，所述第一卫星定位模块分别设置在输电塔的中心桩处以及各个塔基地脚处，所述第一通信模块用于与所述数据处理模组通信连接；
所述弧垂监测数据采集模组包括：第二卫星定位模块、行进机构和第二通信模块，其中，所述第二卫星定位模块和所述第二通信模块装配在所述行进机构上，所述行进机构装配在输电线缆上，所述第二通信模块用于与所述数据处理模组通信连接；
所述数据处理模组用于根据所述第一卫星定位模块采集的定位信息，结合塔基位移量判断算法，确定所述输电塔的塔基监测结果，以及根据所述第二卫星定位模块采集的定位信息，结合悬链线弧垂计算算法，确定所述输电线的弧垂监测结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，所述数据采集模组还包括：塔身监测数据采集模组；
所述塔身监测数据采集模组包括：第三卫星定位模块和第三通信模块，其中，所述第三卫星定位模块设置在输电塔的塔身处，并与所述塔身刚性连接，所述第三通信模块用于与所述数据处理模组通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，所述第一卫星定位模块、所述第二卫星定位模块与所述第三卫星定位模块均为短基线卫星定位模块。
4.根据权利要求2所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，还包括：卫星定位误差校正模块；
所述卫星定位误差校正模块与所述第一卫星定位模块、所述第二卫星定位模块及所述第三卫星定位模块连接，用于对所述第一卫星定位模块、所述第二卫星定位模块及所述第三卫星定位模块输出的定位信息进行误差校正。
5.根据权利要求4所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，所述卫星定位误差校正模块具体包括：电离层延迟校正子模块、对流层延迟校正子模块以及残余误差校正子模块。
6.根据权利要求5所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，所述电离层延迟校正子模块具体用于：利用卡尔曼滤波估计无电离层延迟组合模糊度的方式，对定位信息的电离层延迟误差进行校正处理。
7.根据权利要求5所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，所述对流层延迟校正子模块具体用于：通过GPT2w或ITG模型对定位信息进行对流层延迟校正处理。
8.根据权利要求5所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，所述电离层延迟校正子模块具体用于：通过预设的单差电离层延迟改正基准方程，对定位信息的电离层延迟误差进行校正处理。
9.根据权利要求5所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，所述对流层延迟校正子模块具体用于：通过预设的单差对流层延迟基准方程，对定位信息的单差对流层延迟误差进行校正处理。
10.根据权利要求5所述的一种基于卫星定位的电力基础设施监测系统，其特征在于，所述卫星定位误差校正模块还包括：
整周模糊度解算单元，用于通过Melbourne-Wübbena组合进行宽巷整周模糊度的解算。
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Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101922924A (zh) * | 2009-06-09 | 2010-12-22 | 中国电力科学研究院 | 一种输电线路信息检测系统、方法及gps移动站装置 |
| CN103941272A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-23 | 上海华测导航技术有限公司 | Gps、glonass和bds联合解算的定位方法 |
| CN105116429A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-02 | 山东天星北斗信息科技有限公司 | 一种短基线多频多系统单历元解算方法 |
| CN105122083A (zh) * | 2012-12-28 | 2015-12-02 | 天宝导航有限公司 | 全球导航卫星系统的接收器定位系统 |
| CN105842719A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-08-10 | 孙红星 | 一种顾及对流层影响的cors基准站网基线模糊度解算方法 |
| CN107193029A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-22 | 武汉大学 | 北斗三频信号的网络rtk基准站间模糊度快速确定方法 |
| CN107797126A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-03-13 | 东南大学 | 基于星型网络的bds/gps广播式网络rtk算法 |
| CN108508469A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-07 | 安徽继远软件有限公司 | 一种基于北斗前置解算的电力铁塔形变监测系统及其监测方法 |
| CN109581418A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-05 | 上海申贝科技发展有限公司 | 一种基于差分定位的线路弧垂在线检测系统及检测方法 |
| CN109632168A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-16 | 国网湖北省电力有限公司神农架供电公司 | 一种基于gps定位系统的超高压架线应力弧垂测量仪及方法 |
| CN110068849A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-30 | 国网山东省电力公司东营供电公司 | 基于差分定位的输电线路多维形变实时监测方法及系统 |
| CN110487259A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-22 | 四川省东宇信息技术有限责任公司 | 一种输电线路地灾预警系统 |
| CN110749307A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-04 | 国家电网有限公司 | 基于北斗定位的输电线路位移沉降判定方法及系统 |
| CN110849322A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-28 | 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种输电线路塔基三维位移轨迹高精度监测方法 |
| CN110986879A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-10 | 中国地质大学（北京） | 一种电力线塔倾斜实时监测方法及系统 |
| CN112362024A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-12 | 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 | 一种高压输电塔塔架沉降位移测量方法 |
| CN113670262A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-11-19 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 一种输、配电线路的杆塔姿态在线监测装置及方法 |
| CN114018218A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-02-08 | 国网浙江省电力有限公司台州供电公司 | 一种电塔在线检测系统及方法 |
| CN115061167A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-16 | 武汉大学 | 一种适用于短距离大高差rtk的对流层延迟改正方法 |
-
2022
- 2022-10-26 CN CN202211314615.2A patent/CN115371535A/zh active Pending
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101922924A (zh) * | 2009-06-09 | 2010-12-22 | 中国电力科学研究院 | 一种输电线路信息检测系统、方法及gps移动站装置 |
| CN105122083A (zh) * | 2012-12-28 | 2015-12-02 | 天宝导航有限公司 | 全球导航卫星系统的接收器定位系统 |
| CN103941272A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-23 | 上海华测导航技术有限公司 | Gps、glonass和bds联合解算的定位方法 |
| CN105116429A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-02 | 山东天星北斗信息科技有限公司 | 一种短基线多频多系统单历元解算方法 |
| CN105842719A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-08-10 | 孙红星 | 一种顾及对流层影响的cors基准站网基线模糊度解算方法 |
| CN107193029A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-22 | 武汉大学 | 北斗三频信号的网络rtk基准站间模糊度快速确定方法 |
| CN107797126A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-03-13 | 东南大学 | 基于星型网络的bds/gps广播式网络rtk算法 |
| CN108508469A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-07 | 安徽继远软件有限公司 | 一种基于北斗前置解算的电力铁塔形变监测系统及其监测方法 |
| CN109632168A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-16 | 国网湖北省电力有限公司神农架供电公司 | 一种基于gps定位系统的超高压架线应力弧垂测量仪及方法 |
| CN109581418A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-05 | 上海申贝科技发展有限公司 | 一种基于差分定位的线路弧垂在线检测系统及检测方法 |
| CN110068849A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-30 | 国网山东省电力公司东营供电公司 | 基于差分定位的输电线路多维形变实时监测方法及系统 |
| CN110487259A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-22 | 四川省东宇信息技术有限责任公司 | 一种输电线路地灾预警系统 |
| CN110749307A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-04 | 国家电网有限公司 | 基于北斗定位的输电线路位移沉降判定方法及系统 |
| CN110849322A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-28 | 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种输电线路塔基三维位移轨迹高精度监测方法 |
| CN110986879A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-10 | 中国地质大学（北京） | 一种电力线塔倾斜实时监测方法及系统 |
| CN112362024A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-12 | 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 | 一种高压输电塔塔架沉降位移测量方法 |
| CN114018218A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-02-08 | 国网浙江省电力有限公司台州供电公司 | 一种电塔在线检测系统及方法 |
| CN113670262A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-11-19 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 一种输、配电线路的杆塔姿态在线监测装置及方法 |
| CN115061167A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-16 | 武汉大学 | 一种适用于短距离大高差rtk的对流层延迟改正方法 |
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