[發明專利]一種基于CSS定位技術的變電站高精度混合定位方法

有效

• 申請號: 201410707171.8
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN105699937B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 尚志軍;崔世界;曾鵬;于海斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 徐麗

技術領域

本發明涉及一種變電站精確定位方法，具體是一種基于CSS定位技術的變電站高精度混合定位方法。

背景技術

隨著變電站自動化水平的不斷提高以及定位技術的飛速發展和成熟，變電站對于人員和物品精確定位的需求日益迫切。現在國內的絕大多數變電站都沒有針對站內工作人員和工器具的有效監管系統，經常會出現人員離崗或發生事故不能及時救援、工具找尋困難或丟失的問題。因此，采用先進的定位技術實現變電站范圍內人員和物品的高精度實時定位勢在必行。

目前，被廣泛關注的幾種主流定位技術主要有GPS、WiFi技術、無線傳感器網絡(WSN)定位技術、射頻識別定位技術(RFID)、超寬帶(UWB)技術、以及線性調頻擴頻(CSS)技術等。由于變電站定位環境復雜，障礙物眾多，GPS信號很難全覆蓋，定位連續性差且精度低；變電站內在結構和復雜的電磁環境使得基于信號強度(RSSI)的定位方法，如WIFI、WSN、RFID等受多徑現象、電磁場等影響，無法保證定位精度；UWB技術雖然精度高，但是定位范圍小，成本很高。CSS定位技術采用脈沖壓縮處理機制，具有抗干擾和多徑分辨能力強、功耗小、成本低等優點，在變電站應用中具有其他定位技術無法比擬的優勢，但是采用單一CSS定位技術在非視距傳播(NLOS)區域誤差較大，甚至由于遮擋嚴重導致獲取不到3個以上基站，無法完成定位，出現定位孤島現象，而如果采用增加基站的辦法來減少非視距傳播，又會增加成本和部署難度。

近年來，智能變電站的發展使得無線通信技術在變電站自動化系統中應用成為現實且得到不斷推廣，一些智能變電站的在線監測和輔控系統利用WSN和WIFI技術已經實現全無線結構，而且這些WSN和WIFI節點的部署是固定不變的，且一般分布在電力設備附近，即在CSS定位效果不理想地帶往往WSN或WIFI節點分布比較密集，這一場景特點使得可以借助小區域內的位置指紋定位技術來彌補CSS定位的不足，保證定位精度和連續性，為變電站定位提供有力的幫助。

發明內容

本發明的目的在于，解決現有定位技術在變電站應用中的不足，并針對變電站發展現狀提供一種基于CSS定位技術的變電站高精度混合定位方法。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種基于CSS定位技術的變電站高精度混合定位方法，包括以下步驟：

離線訓練階段：在布設CSS定位基站后，采用CSS定位技術對變電站整體區域進行實地測量，根據測量結果將變電站劃分為若干個定位區域；對所劃分的各個定位區域進行位置指紋采集，存入位置指紋數據庫中；

在線定位階段：采用CSS定位和區域位置指紋定位相結合的方法獲取目標的位置。

所述根據測量結果將變電站劃分為若干個定位區域包括以下步驟：

采用CSS定位技術開展實地測量：測量時，將測量的位置與實際位置進行比較，當誤差大于容忍值或者測量無法完成時，記錄該處位置，并在附近區域采用同樣的方法進行多次測量，從而獲得該區域的最終范圍；

各個區域范圍劃定后，將各區域的中心位置作為該定位區域的標識并保存。

所述測量無法完成為獲取不到3個或者3個以上CSS定位基站。

所述位置指紋采集包括以下步驟：

將已劃分的定位區域進行等距離網格分割，每個網格的交點處設立參考點；

在每個參考點位置采集WSN節點和WIFI節點的信號強度值，組成向量{SS_i¹，SS_i²，…，SS_i^N，SF_i¹，SF_i²，…，SF_i^M}，向量中SS和SF分別為WSN節點和WIFI節點的信號強度值，i代表第i個參考點，N和M代表區域內搜尋到的WSN和WIFI節點個數；

將參考點信號強度向量連同該點的位置信息一起作為一條指紋存入位置指紋數據庫中，每個定位區域在位置指紋數據庫中都有自己特定的存儲區，且與各自的區域標識一一對應。

所述WSN節點和WIFI節點的信號強度值在同一參考點進行多次采集，取均值，并剔除其中波動大的信號節點。

所述在線定位階段包括以下步驟：

由CSS定位基站測量目標位置，如果測量結果正常，則直接更新定位結果；如果測量結果出現異常，則進入區域位置指紋定位過程；