一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控系统及方法与流程

1.本技术属于卫星定位技术领域，具体涉及一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控系统及方法。


背景技术：

2.输电线路杆塔长期野外运行，受强降雨、泥石流灾害影响，易发生微小位移、沉降形变，严重时可导致停电事故。特别是山区、丘陵等地质灾害易发，人员日常巡视难以到达，输电杆塔位置变化不能及时发现，严重时甚至发生倒塔情况，极大地影响了线路稳定运行。
3.当前广泛应用北斗在线监测装置进行杆塔位置变化监测，通过自架基站或利用cors网络提供的位置差分校正服务，实现厘米级位置数据采集。此种方法在平原地区应用效果良好，然而在山区等地面信号薄弱地区，受地形环境影响，人员难以架设基站；基于cors网络进行高精度位置监控，严重依赖于4g等地面通信手段进行差分校正数据传输，不能在弱信号地区进行位置差分校正，当前此类地区的杆塔位置监控尚缺乏有效的监测手段。
4.随着卫星通信技术的发展，低轨卫星、高通量卫星等通信卫星得到了广泛应用，应用领域不断扩展，可作为地面通信网络的有效补充，由于卫星通信链路延时在2秒以上，直接用于位置校正易导致误差增大。


技术实现要素：

5.因此，本技术提供一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控系统及方法，用以解决现有技术中，差分校正服务在地面信号薄弱的地区不能有效的进行差分校准数据的传输，导致在弱信号地区，不能有效的监测杆塔的精确位置的问题，同时解决使用卫星通信技术时，由于卫星通信链路的延时，直接用于位置校正易导致误差较大的问题。
6.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：
7.一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控系统，所述系统包括：
8.北斗定位授时模块：用于接收北斗卫星信息，输出目标的原始位置数据以及授时数据；
9.控制器：用于按照一定频率接收目标的原始位置数据以及授时数据，根据授时数据对原始位置数据加装时间戳信息，并发送给差分基地；
10.还用于根据差分基地返回的带时间戳信息的差分校准数据进行原始位置数据与差分校准数据的匹配，根据原始位置数据与其匹配的差分校准数据进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据；
11.卫星通信模块：用于实现控制器与差分基地之间的卫星通信；
12.差分基地：用于接收控制器发送的加装时间戳的原始位置数据，根据原始位置数据的时间戳查询自身对应的差分校准数据，将差分校准数据以及对应的时间戳发送给控制器。
13.优选地，
14.所述差分基地根据原始位置数据的时间戳查询自身对应的差分校准数据包括：
15.所述差分基地内每一个差分校准数据对应有一个时间戳信息，差分基地接收到控制器发送的加装时间戳信息的原始位置数据后，提取其中的时间戳信息，以差分校准数据的时间戳信息与原始位置数据的时间戳信息的时间差最小为标准，获取到该原始位置信息所对应的差分校准数据；
16.所述控制器根据差分基地返回的带时间戳信息的差分校准数据进行原始位置数据与差分校准数据的匹配包括：
17.根据差分校准数据的时间戳信息，以差分校准数据的时间戳与原始位置数据的时间戳的时间差最小为标准，对原始位置数据与差分校准数据进行匹配。
18.优选地，还包括：
19.存储器：用于存储加装时间戳信息的原始位置数据；
20.所述存储器采用掉电数据不丢失的存储介质；
21.所述控制器接收到差分基地返回的带时间戳信息的差分校准数据后，根据存储器中保存的加装时间戳信息的原始位置数据进行原始位置数据与差分校准数据的匹配。
22.优选地，
23.所述卫星通信模块的卫星天线为棒状天线，通信速率不小于9.6kbps,用于连接窄带物联网通信卫星。
24.优选地，
25.所述北斗定位授时模块用于接收北斗二号或北斗三号信息。
26.一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控方法，所述方法基于上述所述的一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控系统，所述方法包括：
27.通过北斗卫星系统获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据；
28.根据授时数据对原始位置数据加装时间戳信息，并通过卫星通信发送给差分基地；
29.在差分基地中根据原始位置数据的时间戳信息查询对应的差分校准数据；
30.根据差分校准数据的时间戳信息以及原始位置数据的时间戳信息进行原始位置数据与差分校准数据的匹配；
31.根据匹配的原始位置数据以及差分校准数据进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据。
32.优选地，
33.所述在差分基地中根据原始位置数据的时间戳信息查询对应的差分校准数据包括：
34.根据原始位置数据的时间戳信息，查询与原始位置数据的时间戳信息时间差最小的差分校准数据的时间戳信息，该时间戳信息对应的差分校准数据与原始位置数据相匹配。
35.优选地，
36.所述通过北斗卫星系统获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据包括：
37.通过北斗二号或北斗三号获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据。
38.优选地，
39.通过北斗二号或北斗三号按照固定的频率获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据。
40.优选地，
41.通过卫星通信将加装时间戳信息的原始位置数据发送给差分基地包括：
42.通过卫星通信网络，并基于ntrip协议将加装时间戳信息的原始位置数据发送给差分基地。
43.本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
44.本技术通过在地面信号薄弱的地区，采用卫星通信技术实现控制器与差分基地之间的通信传输，可以有效的将差分基地的差分校准数据发送给控制器，并进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据；同时，为了降低卫星通信链路的延时对结果的影响，本方案在原始位置数据以及差分基地的差分校准数据中添加时间戳信息，通过时间戳的匹配实现原始位置数据和差分校正数据的精准匹配，提高了定位数据的准确性。
45.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
46.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
47.图1是根据一示例性实施例示出的一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控系统的系统图；
48.图2是根据另一示例性实施例示出的输电杆塔位置监控系统的详细装置示意图；
49.图3是根据一示例性实施例示出的一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控方法的流程示意图；
50.附图中：1-北斗定位授时模块，2-卫星通信模块，3-控制器，4-存储器， 5-差分基地。
具体实施方式
51.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
52.实施例一
53.请参阅图1，图1是根据一示例性实施例示出的一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控系统的系统图，该输电杆塔位置监控系统应用于卫星定位技术领域，该输电杆塔位置监控系统包括：
54.北斗定位授时模块1：用于接收北斗卫星信息，输出目标的原始位置数据以及授时
数据；
55.控制器3：用于按照一定频率接收目标的原始位置数据以及授时数据，根据授时数据对原始位置数据加装时间戳信息，并发送给差分基地5；
56.还用于根据差分基地5返回的带时间戳信息的差分校准数据进行原始位置数据与差分校准数据的匹配，根据原始位置数据与其匹配的差分校准数据进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据；
57.卫星通信模块2：用于实现控制器3与差分基地5之间的卫星通信；
58.差分基地5：用于接收控制器3发送的加装时间戳的原始位置数据，根据原始位置数据的时间戳查询自身对应的差分校准数据，将差分校准数据以及对应的时间戳发送给控制器3；
59.可以理解的是，本技术中，在地面信号薄弱地区，通过北斗定位授时模块1接收北斗卫星信息，并输出输电杆塔的原始位置数据以及授时数据给控制器3，控制器3接收原始位置数据以及授时数据，并根据授时数据给原始位置数据加装时间戳信息，并通过卫星通信模块2将加装了时间戳信息的原始位置数据发送给差分基地5，差分基地5根据原始位置数据中的时间戳信息查询自身的差分校准数据，并将差分校准数据以及对应的时间戳发送给控制器3，控制器3 根据差分校准数据以及对应的时间戳匹配原始位置数据，根据匹配的原始位置数据以及差分校准数据进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据；本实施例中，通过在地面信号薄弱的地区，采用卫星通信技术实现控制器3与差分基地5之间的通信传输，可以有效的将差分基地5的差分校准数据发送给控制器3，并进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据；同时，为了降低卫星通信链路的延时对结果的影响，本方案在原始位置数据以及差分基地5 的差分校准数据中添加时间戳信息，通过时间戳的匹配实现原始位置数据和差分校正数据的精准匹配，提高了定位数据的准确性。
60.值得强调的是，在本系统应用前，需要进行装置初始化，装置初始化包括北斗定位授时模块1初始化和卫星通信模块2初始化，所述北斗定位授时模块 1初始化对北斗定位授时板卡输出数据类型和频次进行配置，所示卫星通信模块2初始化对目的ip地址进行配置，控制器3与差分基地5建立网络连接。
61.优选地，
62.所述差分基地5根据原始位置数据的时间戳查询自身对应的差分校准数据包括：
63.所述差分基地5内每一个差分校准数据对应有一个时间戳信息，差分基地 5接收到控制器3发送的加装时间戳信息的原始位置数据后，提取其中的时间戳信息，以差分校准数据的时间戳信息与原始位置数据的时间戳信息的时间差最小为标准，获取到该原始位置信息所对应的差分校准数据；
64.所述控制器3根据差分基地5返回的带时间戳信息的差分校准数据进行原始位置数据与差分校准数据的匹配包括：
65.根据差分校准数据的时间戳信息，以差分校准数据的时间戳与原始位置数据的时间戳的时间差最小为标准，对原始位置数据与差分校准数据进行匹配；
66.可以理解的是，为了尽可能的降低卫星通信链路的延时对结果的影响，尽可能的选取同一时刻的原始位置数据与差分校准数据，这是因为在卫星定位过程中，不同地区同一时刻的误差是大致相等的，也就是说，在同一时刻中，差分校准数据与原始位置数据的误
差是最接近的，所以，在进行原始位置数据与差分校准数据的匹配时，以时间戳时间差最小为原则进行匹配。
67.优选地，还包括：
68.存储器4：用于存储加装时间戳信息的原始位置数据；
69.所述存储器4采用掉电数据不丢失的存储介质；
70.所述控制器3接收到差分基地5返回的带时间戳信息的差分校准数据后，根据存储器4中保存的加装时间戳信息的原始位置数据进行原始位置数据与差分校准数据的匹配；
71.可以理解的是，如附图2所示，存储器4用于保存配置参数、原始位置数据及对应的时间戳信息以及系统1工作状态数据，存储器4为flash或sd卡等掉电数据不丢失存储介质。
72.优选地，
73.所述卫星通信模块2的卫星天线为棒状天线，通信速率不小于9.6kbps,用于连接窄带物联网通信卫星；
74.可以理解的是，如附图2所示，卫星通信模块2包括卫星天线以及卫星通信板卡，卫星通信模块2的卫星天线为棒状天线，通信速率不小于9.6kbps,可连接窄带物联网通信卫星，通过限定卫星通信模块2的最低通信速率，尽可能的降低因通信速率导致的卫星通信的延时误差。
75.优选地，
76.所述北斗定位授时模块1用于接收北斗二号或北斗三号信息；
77.可以理解的是，如附图2所示，北斗定位授时模块1包括北斗天线以及北斗定位授时板卡，北斗定位授时模块1中的北斗定位授时板卡与控制器3连接，可根据控制器3配置，按指定频次输出原始粗略位置信息和时间信息，北斗天线接收北斗二号或北斗三号的信息，这是因为我国的北斗卫星包括北斗一号、北斗二号以及北斗三号，其中北斗一号只有四颗卫星，精度在几十米，是我国最先出现的北斗卫星，属于技术不成熟的产品，也就是说，限定使用北斗二号或北斗三号是为了提高原始位置数据的精准度。
78.实施例二
79.如附图3所示，本实施例还提供了一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控方法的流程示意图，所述方法包括：
80.s1，通过北斗卫星系统获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据；
81.s2，根据授时数据对原始位置数据加装时间戳信息，并通过卫星通信发送给差分基地；
82.s3，在差分基地中根据原始位置数据的时间戳信息查询对应的差分校准数据；
83.s4，根据差分校准数据的时间戳信息以及原始位置数据的时间戳信息进行原始位置数据与差分校准数据的匹配；
84.s5，根据匹配的原始位置数据以及差分校准数据进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据；
85.可以理解的是，本实施例还提供了一种基于卫星通信的输电杆塔位置监控方法，在地面信号薄弱的地区，通过北斗卫星系统获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据，根据授时数据为原始位置数据加装时间戳信息，由于是地面信号薄弱的地区，通过卫星通信技术将加装有时间戳信息的原始位置数据发送给差分基地，差分基地根据时间戳信息
进行原始位置数据与差分校准数据的匹配，根据匹配的原始位置数据与差分校准数据进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据；本实施例中，通过在地面信号薄弱的地区，采用卫星通信技术实现控制器与差分基地之间的通信传输，可以有效的将差分基地的差分校准数据发送给控制器，并进行载波相位差分解算，得到目标的最终位置数据；同时，为了降低卫星通信链路的延时对结果的影响，本方案在原始位置数据以及差分基地的差分校准数据中添加时间戳信息，通过时间戳的匹配实现原始位置数据和差分校正数据的精准匹配，提高了定位数据的准确性。
86.优选地，
87.所述在差分基地中根据原始位置数据的时间戳信息查询对应的差分校准数据包括：
88.根据原始位置数据的时间戳信息，查询与原始位置数据的时间戳信息时间差最小的差分校准数据的时间戳信息，该时间戳信息对应的差分校准数据与原始位置数据相匹配；
89.可以理解的是，为了尽可能的降低卫星通信链路的延时对结果的影响，尽可能的选取同一时刻的原始位置数据与差分校准数据，这是因为在卫星定位过程中，不同地区同一时刻的误差是大致相等的，也就是说，在同一时刻中，差分校准数据与原始位置数据的误差是最接近的，所以，在进行原始位置数据与差分校准数据的匹配时，以时间戳时间差最小为原则进行匹配。
90.优选地，
91.所述通过北斗卫星系统获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据包括：
92.通过北斗二号或北斗三号获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据；
93.可以理解的是，北斗卫星系统包括北斗一号、北斗二号以及北斗三号，其中北斗一号只有四颗卫星，精度在几十米，是我国最先出现的北斗卫星，也就是说，限定使用北斗二号或北斗三号是为了提高原始位置数据的精准度。
94.优选地，
95.通过北斗二号或北斗三号按照固定的频率获取目标的原始位置数据以及对应的授时数据；
96.可以理解的是，可以根据预设的固定的频率输出目标的原始位置数据以及对应的授时数据，应用本方法时，用户可按照预设的频率获取到输电杆塔的实时位置。
97.优选地，
98.通过卫星通信将加装时间戳信息的原始位置数据发送给差分基地包括：
99.通过卫星通信网络，并基于ntrip协议将加装时间戳信息的原始位置数据发送给差分基地；
100.可以理解的是，通过卫星通信网络发送原始位置数据给差分基地时，需要通过ntrip协议实现，ntrip协议可以传输不同格式的数据，除rtcm数据外， cmr、fkp、max等各种数据只要遵循ntrip的管理规定都可以进行传输，并允许多用户同时访问。
101.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
102.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不
能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
103.应该理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接；使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
104.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
105.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga) 等。
106.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
107.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
108.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
109.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
110.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。