[发明专利]一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法

权利要求书

1.一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法，其特征在于，首先配置包括硬件和软件两部分的基于UWB定位的弧垂在线监测装置，其中硬件部分主要由在线感知模块(100)、监测模块(200)、预警模块(300)、分析与诊断模块(400)组成；所述在线感知模块(100)由UWB标签和基站组成；软件部分主要用于对所述在线感知模块(100)的数据进行处理，经过加权滤波后，给到所述分析与诊断模块(400)进行弧垂计算；采用上述基于UWB定位的弧垂在线监测装置进行弧垂在线监测的具体方法包括如下步骤：

S1、确定各模块安装的具体位置，所述在线感知模块(100)中的UWB基站选定在高压输电线路的各点，所述在线感知模块(100)中的UWB标签与所述预警模块(300)、所述分析与诊断模块(400)选定在就近工作机房安装，并连接到后台处理部分，所述监测模块(200)属于远程主控中心；

S2、所述分析与诊断模块(400)进行函数库初始化，UWB定位模块进入工作模式，延时一定时间开启内部定时器的定时中断；

S3、所述在线感知模块(100)开始测距，每隔一定时间将测距信息发送到所述分析与诊断模块(400)上，在进行数据的平滑、降噪、ANN处理后，进行弧垂计算；

S4、判断弧垂是否在安全范围内，若否，则通过所述预警模块(300)提醒工作人员；若是，则继续开启内部定时器的定时中断，并开始下一次测距；

S5、与此同时，所述监测模块(200)处在远程主控中心，可以主动监测所述分析与诊断模块(400)传输的实时处理信息，也可以被动接收定时处理相关信息。

2.根据权利要求1所述的基于UWB定位的弧垂在线监测方法，其特征在于，所述基于UWB定位的弧垂在线监测装置属于全天候监测装置。

3.根据权利要求1所述的基于UWB定位的弧垂在线监测方法，其特征在于，所述在线感知模块(100)由UWB标签和基站组成，所述在线感知模块(100)中的UWB选用D-DWM-PGPLUS版本的UWB定位模块，用于全天候实时监控弧垂计算所需位置数据。

4.根据权利要求1所述的基于UWB定位的弧垂在线监测方法，其特征在于，所述在线感知模块(100)在定位阶段主要使用的是基于到达时间定位算法TOA；该方法至少需要三个基站，基站向标签发送信号，这三个基站和标签之间形成的测距圆会交于一点，该交点即是标签的位置，然后可以求解该位置的坐标；具体求解方法包括如下步骤：

Step1、设定标签坐标为(x,y)，每个基站的坐标(x_i,y_i)，通过测距得出各基站到标签的距离设为d_i，可以列出方程：

Step2、经过消解，令λ₁，λ₂为：

Step3、将步骤Step2中的方程转化为非线性方程组的形式：

Step4、区分两种方程无解情况，设三个基站分别为A、B、C，根据步骤Step1中的方程分别求解基站A与基站B的交点(x_ab1,y_ab1)、(x_ab2,y_ab2)，基站A与基站C的交点(x_ac1,y_ac1)、(x_ac2,y_ac2)，及基站B与基站C的交点(x_bc1,y_bc1)、(x_bc2,y_bc2)；将基站A与基站C的交点代入[(x-x₂)²+(y-y₂)²]，找出距基站B圆心较近的点，设为(x_a,y_a)；同理，求解(x_ab,y_ab)、(x_bc,y_bc)；近似计算待测点位置为：