[发明专利]应用于变电站巡检人员的超宽带定位与警示方法

说明书

本发明属于无线定位领域，具体涉及一种应用于变电站巡检人员的超宽带定位与警示方法。本方法具有较高精度和较强鲁棒性，其主要实现形式是通过在巡检人员身上携带移动定位标签，与预先布置的固定基站构建实时人员定位与警示系统，提供危险区域警戒功能，当作业人员临近或进入了危险区域，通过系统进行及时有效的警示，以便为作业人员的人身安全，变电站的运行安全提供重要保障。同时为了保证整个系统的可靠性，还引入接收机自主完好性算法进一步保证系统的可靠性、精准性，即在包含4个以上基站的系统中使用RAIM算法对故障基站进行识别和剔除，同时舍去测距误差较大的测量信息，从而进一步提高了定位的准确度和系统的稳定性。

技术领域

本发明属于无线定位领域，具体涉及一种应用于变电站巡检人员的超宽带定位与警示方法。

背景技术

随着信息化时代的深入，“位置”信息作为一类人们日常生活必不可缺的基本信息逐渐被予以关注，尤其是随着无线通信技术的快速发展，到如今人们日常生活中的很多活动都需要在卫星定位、导航技术下开展，然而在很多场合下卫星信号无法覆盖或者接收到的信号较弱，这时想要获取自身的相对位置便是一件很困难的事，但是人类目前的很多活动、工作已经完全离不开位置信息，这就使得越来越多的无线定位技术得以产生、发展，例如超宽带定位技术，超宽带(Ultra Wideband，UWB)无线通信技术的研究在近些年发展迅速，市场前景以及市场需要非常旺盛，尤其是在定位领域大放异彩，超宽带定位具有较高的时间分辨率和较强的抗多径干扰能力，理论上好的UWB定位算法可以使定位系统达到厘米级甚至更高的定位精度，而且硬件要求也并不高，实现起来也非常方便，适合很多工作场合进行区域内的相对定位。

现在市面上存在的无线定位技术有基于蓝牙，WIFI，ZIGBEE，RFID，UWB的定位技术，这些技术中由于UWB信号发射脉冲极短极窄，使得其在抗干扰性、抗衰减，高分辨率，抗多径方面有着很好的效果，同时相对于卫星导航UWB定位显得极其方便，它支持自主布站，不需要接收卫星信号，不需要高成本的同步时钟，能以低成本的硬件条件达到百米区域内厘米级的定位精度，非常适合一定范围区域内的自主定位。

基于UWB的定位算法目前有基于到达时间，到达时间差，接收信号强度，到达角度等多种算法。基于到达时间的算法目前使用较为广泛，它在系统容量，系统可靠性，算法复杂度方面有着较大的优势，因此成为了大家普遍采用的一种算法基础。但是在实际使用中由于使用场景的不同，定位目标的特性需要做一些特别的算法设计，本专利针对变电站人员采用卡尔曼滤波算法进行移动跟踪，针对复杂的电磁环境以及非视距环境影响引入了自主完好性算法，确保在多基站(4个以上)系统中少量基站出现通信故障的情况下系统仍然能正常工作，提供巡检人员的位置信息，并实现危险区域警示功能。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于变电站巡检人员的超宽带定位与警示方法。

应用于变电站巡检人员的超宽带定位与警示方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：针对变电站工作区域的地理特征，在待定位的工作区域周围选择合适的方位布置4个及以上的固定基站；

步骤2：根据UWB无线通信技术进行双边测距，即TWR测距，得到待定位移动标签与各个固定基站之间的距离信息；

步骤3：将得到的四组以上的测距信息建立数学模型，应用基于TOA的最小二乘融合泰勒算法进行位置解算，得到工作人员所携带标签的具体三维坐标信息；

步骤4：针对巡检人员需要移动的工作性质，应用卡尔曼滤波进行移动目标的跟踪；

步骤5：针对变电站的复杂工作环境，引入RAIM算法，系统自检自排除故障；

步骤6：将得到的坐标信息无线传输给控制端，通过上位机界面显示出来，同时在控制端设置危险区域进入或者超出报警。