专利名称：工程线路测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量的系统，特别涉及用于工程线路测量的系统 技术背景
在工程线路测量中，通常的光学测量仪经常遇到线路不通视，卫星导航系统卫星 常常被遮挡等等问题。而目前大多数高精度测量系统采用的则是双频GPS模块，其因成本 较高而价格较高。而采用单频GPS接收模块，虽然成本很低，但精度却很低，在工程线路测 量应用中受到很大限制。同时，大多数产品与具体行业结合不紧，没有真正形成一体化的测 量系统。发明内容
本发明旨在提供一种低成本高精度，并且与电力、交通等线路测量的实际相结合， 形成与行业密切结合的一体化测量系统。
本发明通过以下方案实现
工程线路测量系统，包括基站接收设备、移动站接收设备和数据处理及输出设 备，基站接收设备和/或移动站接收设备中采用单频GPS接收模块，数据处理中包含采用了 如下方法
利用合理的空间误差模型、实时工程动态误差模型等等，对卫星原始载波相位进 行数据处理的卫星信号多路径效应、电离层、对流层时延的影响消除补偿技术。
I)三种误差处理方法
其一，利用电离层、对流层等空间误差模型进行补偿
其二，设计基于线路约束条件的轨迹跟踪α - β - Y滤波器
其三，基于模糊神经网络的自学习自适应的算法调节滤波器参数；
II)采用Kalman滤波方法将基于卫星导航信息、惯性信息、以及光学经纬仪等的 多模态测量信息融合，使测量系统在工程应用中做到无缝测量。
由于工程应用实际情况中常常因为数据具有较强的相关性产生病态而发散，为了 改善Kalmna滤波算法的稳定性，提高计算效率，在上述Kalman滤波方法基础上，采用平方 根滤波、UD分解滤波、奇异分解滤波等数值稳健的滤波算法相结合，并且基于LMI形成H⑴ 稳健滤波算法，形成多层面的联邦滤波器。
与现有技术相比，本系统具有以下优点
(1)采用低成本GPS模块，通过先进的数据处理方法，形成精度较高的位置测量系 统，可做到cm级定位精度；
(2)采用了多信息融合技术，使卫星导航信息能够与辅助信息(如光学测量信息、 惯性信息等等)自动融合；
(3)与电力、交通等线路测量的实际相结合，形成与行业密切结合的一体化测量系 统；
(4)设备可扩展性强。
具体实施方式
实施例1
用于电力线路测量的系统，包括有基站接收机、移动接收机、数据处理设备，而数 据处理设备分为两部分，一是手持(PDA)机和台式数据处理机。
A.基站接收机
与现有测量系统基本相同，基站连接板分为微控制器芯片、时钟、短距离蓝牙、 GPS、SD卡和存储电路共六部分组成。基站面板分为双路电源管理、指示灯、单片机、电压控 制和电源开关共五部分组成。其中GPS采用单频接收模块。
B.移动站接收机
与现有测量系统基本相同，可分为GPS、短蓝牙、单片机、双路电源管理、电压管理 和面板共六部分组成。其中GPS采用单频接收模块。
C.手持机(PDA)程序
主要负责接收蓝牙发送的GPS数据，并利用解码后的数据实现电力线路测量功 能。具体模块划分如下
a) GPS单机定位，根据GPS单机数据对移动站进行三维位置计算。
b)测量任务一项工作任务开始前设置好工作任务的编号。
c)测量方式包括移动测量、静态测量和放样测量，根据实际工作选择不同的测 量方式。
d)参数配置包括测量参数、通讯参数和系统参数。
e)卫星分布实时查看当前卫星的方位分布。
f)测量结果查看当前工作任务的测量结果。
D. PC机处理程序
事后处理GPS数据和电力线路出图、形成设备台帐及相关报表。PC机处理程序包 括线路平和断面图、线路设备台帐、线路综合查询、设备基础数据、人员岗位管理、系统基 本参数设置和系统工具等7个功能模块以及一个独立的GPS计算单元。
a)多信息融合数据处理与GPS精确定位计算核心程序，引入环境误差模型以及工 程约束关系，根据双机数据对移动站的三维位置进行计算。
b)线路平和断面图主要是针对线路GPS数据双机计算、数据导入和线路图显示进行管理。
c)线路设备台帐是针对线路设备台帐的设置包括变电站和断路器维护、高压线路 设备台帐和低压线路设备台帐。
d)线路综合查询包括线路汇总表、杆塔明细表、配电变压器汇总表、配变运行资料 卡和杆塔一杆一卡。
e)设备基础数据主要是设置线路设备相关参数包括导线型号、电缆型号、杆塔型 号、变压器型号开关型号、保险型号、避雷器型号、绝缘子型号和金具材料表。
f)人员岗位管理主要针对电力线路信息管理系统人员、权限相关参数进行设置管 理，包括岗位权限、工作人员维护和人员岗位维护。
g)系统基本参数设置包括单位参数设置，设备单元显示内容。
h)系统工具包括通用数据维护工具、初始数据下载工具、报表维护工具、菜单维护 工具、发布程序工具、日志维护工具和图例绘制工具。
i)GPS计算单元是C++编译的一个DLL，输出移动计算和静态计算两个函数。在DLL 中运用了载波相位差分定位、卫星信号多路径效应处理、电离层时延处理、优化选取可用卫 星和定位数据滤波技术或相关模型，提高计算可靠性和精度。
数据处理方法中，利用合理的空间误差模型、实时工程动态误差模型等等，对卫星 原始载波相位进行数据处理的卫星信号多路径效应、电离层、对流层时延的影响消除补偿 技术。
I)三种误差处理方法
其一，利用电离层、对流层等空间误差模型进行补偿
其二，设计基于线路约束条件的轨迹跟踪α - β - Y滤波器
其三，基于模糊神经网络的自学习自适应的算法调节滤波器参数；
II)采用Kalman滤波方法将基于卫星导航信息、惯性信息、以及光学经纬仪等的 多模态测量信息融合，为了改善Kalmna滤波算法的稳定性，提高计算效率，在上述Kalman 滤波方法基础上，采用平方根滤波、UD分解滤波、奇异分解滤波等数值稳健的滤波算法相结 合，并且基于LMI形成H⑴稳健滤波算法，形成多层面的联邦滤波器。
线路测量与设计初始化采用静态测量模式，利用载波相位的观测值应用GPS静态 相对定位原理。
在初始化中提高精度与成功率的方法
(I)IGG法确定抗差等价权因子在经过粗差探测、修复或剔除数据预处理后，可能 仍然有部分观测值包含有较大的误差，可以用抗差估计的方法抑制其影响。IGG法确定抗差 权因子就是一种较好的抗差估计方法。
(2)载波相位实时平滑伪距
在数据处理中，可用低噪声的载波相位观测值对码伪距观测值进行平滑(相位不 能有周跳)。
(3)利用奇异分解进行相关处理
由于时间短引起测量数据相关，这样双差方程系数矩阵A有病态，采用对系数矩 阵进行奇异分解来处理其病态。
线路的测量网及其参数确定采用
(1)以快速静态方式布设点若干，并进行转换参数，与规划区所要求的坐标系统完全一致，可供工程直接利用。
(2)在布设点之间以移动测量确定线路参数。
平断面测量和塔基断面测量方法
当任一耐张段两转角确定后，即以此直线作定向方向，实时测量当前点位偏离直 线的距离和水平角度，选择并测定对线路有影响的平断面点的坐标，并加上代码以识别不 同地物地貌。塔基断面亦可以同样方式，选择塔位中心点为目标，实时测量当前点位与目标 点之间的夹角、平距和高差，选择测定各塔基断面点坐标，编辑后读入有关成图软件，生成 平断面图和塔基断面图。权利要求
1.一种工程线路测量系统，包括基站接收设备、移动站接收设备和数据处理及输出 设备，其特征在于基站接收设备和/或移动站接收设备中采用单频GPS接收模块，数据处 理中包含采用了如下方法I)三种误差处理方法其一，利用电离层、对流层等空间误差模型进行补偿 其二，设计基于线路约束条件的轨迹跟踪α-β-Υ滤波器 其三，基于模糊神经网络的自学习自适应的算法调节滤波器参数；II)采用Kalman滤波方法将基于卫星导航信息、惯性信息、以及光学经纬仪等的多模 态测量信息融合。
2.如权利要求1所述的工程线路测量系统，其特征在于在所述Kalman滤波方法基础 上，采用平方根滤波、UD分解滤波、奇异分解滤波等数值稳健的滤波算法相结合，并且基于 LMI形成H⑴稳健滤波算法，形成多层面的联邦滤波器。
全文摘要
本发明提供了一种用于工程线路测量的系统，包括基站接收设备、移动站接收设备和数据处理及输出设备，接收设备中采用单频GPS接收模块，并应用了先进的数据处理方法，形成精度较高的位置测量系统，可做到cm级定位精度；采用了多信息融合技术，使卫星导航信息能够与辅助信息自动融合。
文档编号G01S19/47GK102033238SQ201010521359
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者赵健康, 郭建波 申请人:赵健康, 郭建波