一种RTK定位修正方法及相关装置

技术领域

本发明涉及一种RTK定位修正方法及相关装置，属于输电线路检修领域。

背景技术

在电力巡检的带电检修作业中，广泛利用全球卫星导航系统进行定位，其中，厘米级精度的载波相位实时动态差分定位技术(Real-time kinematic,RTK)应用最为广泛。

RTK是以载波相位观测值进行实时动态相对定位的技术，其原理是将位于基准站上的全球定位系统(GPS)接收机观测的卫星数据，通过数据通信链(无线电台)实时发送出去，而位于附近的移动站(即检修工作人员佩戴的移动站，也是要定位的站)全球定位系统(GPS)接收机在对卫星观测的同时，也接受来自基准站的电台信号，并通过对其所收到的信号进行实时处理，给出移动站的三维坐标，并估计其精度。但是考虑到作业人员携带移动站位于铁塔上，且铁塔作为一个大的金属导体会对空间的无线电信号产生电磁散射，而铁塔反射是信号多路径效应的主要影响因子，经由铁塔反射信号与直接作用于移动站的信号产生叠加，将会产生多路径效应，多路径效应会导致RTK定位不准确。

发明内容

本发明提供了一种RTK定位修正方法及相关装置，解决了RTK定位中的多路径效应。

根据本公开的一个方面，提供一种RTK定位修正方法，包括：根据检修铁塔模型，计算检修铁塔的雷达散射截面；评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响；根据检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，对RTK定位进行修正。

在本公开的一些实施例中，将检修铁塔分割成若干等高的段，每段等效为圆柱体。

在本公开的一些实施例中，计算检修铁塔的雷达散射截面，包括：

计算圆柱体的雷达散射截面，将所有圆柱体的雷达散射截面叠加获得检修铁塔的雷达散射截面，其中，检修铁塔的雷达散射截面的公式为：

式中，σ为检修铁塔的雷达散射截面，N为圆柱体数量，r

在本公开的一些实施例中，根据检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，对RTK定位进行修正，包括：

根据检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，对RTK定位中移动站获取基准站载波观测值误差及接收卫星信号进行修正。

在本公开的一些实施例中，评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，为根据检修铁塔的雷达散射截面，计算多路径效应引起的载波相位偏差；其中，载波相位偏差的公式为：

式中，S为多路径效应引起的载波相位偏差，λ

根据本公开的另一个方面，提供一种RTK定位修正装置，包括：

雷达散射截面计算模块，根据检修铁塔模型，计算检修铁塔的雷达散射截面；

影响评估模块，评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响；

修正模块，根据检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，对RTK定位进行修正。

在本公开的一些实施例中，雷达散射截面计算模块中，检修铁塔模型为：将检修铁塔分割成若干等高的段，每段等效为圆柱体。

在本公开的一些实施例中，雷达散射截面计算模块中，计算检修铁塔的雷达散射截面，包括：

计算圆柱体的雷达散射截面，将所有圆柱体的雷达散射截面叠加获得检修铁塔的雷达散射截面，其中，检修铁塔的雷达散射截面的公式为：

式中，σ为检修铁塔的雷达散射截面，N为圆柱体数量，r

在本公开的一些实施例中，影响评估模块中，评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，为根据检修铁塔的雷达散射截面，计算多路径效应引起的载波相位偏差；其中，载波相位偏差的公式为：

式中，S为多路径效应引起的载波相位偏差，λ

根据本公开的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序包括指令，指令当由计算设备执行时，使得计算设备执行RTK定位修正方法。

根据本公开的另一个方面，提供一种计算机设备，包括一个或多个处理器、以及一个或多个存储器，一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行RTK定位修正方法的指令。

本发明所达到的有益效果：本发明评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，根据评估的影响对RTK定位进行修正，可以消除传统定位方法中的多路径效应，实现准确的定位。

附图说明

图1为RTK定位修正方法一个实施例的流程图；

图2为检修铁塔的示意图；

图3为RTK解算流程图；

图4为RTK定位修正装置一个实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具有说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不做详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同值。

应注意到：相似的符号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有RTK定位中的多路径效应，本公开提出一种RTK定位修正方法及相关装置，具体是计算出检修铁塔的雷达散射截面来评估对多路径效应的影响，从而对RTK定位进行修正。

图1为本公开RTK定位修正方法一个实施例的示意图，图1的实施例可由移动站的控制器执行。

如图1所示，实施例的步骤1，根据检修铁塔模型，计算检修铁塔的雷达散射截面。

需要说明的是，检修铁塔模型为根据检修铁塔形状构建的模型，如可以将铁塔的上部和下部等效为堆叠的梯形，当然在一些实施例中，为了简化模型，减少后续的计算量，将检修铁塔分割成若干等高的段，依据近似算法将每段等效为圆柱体，检修铁塔模型记为所有圆柱体的叠加。定义r

式中，r

如图2所示，假设总高为L的检修铁塔位于坐标原点O上，入射电磁波以某一角度(α,β′)照射到铁塔上；其中，方位角α为无线电台信号与铁塔在空间坐标系中与x轴的夹角，俯仰角β′为无线电台视线与铁塔在空间坐标系中与z轴的夹角。可将上述检修铁塔等效为N个等高的圆柱体。

基于上述模型，在计算检修铁塔的雷达散射截面时，可以先计算每段圆柱体的雷达散射截面，将所有圆柱体的雷达散射截面叠加即可获得检修铁塔的雷达散射截面。

在一些实施例中，可利用任意散射体的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)平方根物理光学表达式，在柱面坐标系中推导独立圆柱体雷达散射截面的方程式，用以求解分段后各个圆柱体雷达散射半径，将分段圆柱体雷达散射截面叠加计算得到整个铁塔的雷达散射截面的求解表达式，具体可以如下：

利用驻定相位法推导圆柱体RCS表达式，则任意散射体的RCS平方根物理光学表达式为：

式中，σ′为任意散射体的RCS，k为自由空间波数，

将表面面元和表面位置矢量代入原始公式，可得RCS平方根物理光学表达式为：

式中，a为圆柱体半径，(r,φ,z)为柱面坐标系的参数。

将上式用轴向积分变量I

最终可得独立圆柱体RCS的方程如下：

式中，θ

进一步对各圆柱体RCS求和：

式中，σ为检修铁塔的雷达散射截面，n在1～N之间变化。

因此可根据r

返回图1，实施例的步骤2，评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响。

需要说明的是，多路径效应对载波相位观测值的影响造成相位偏移，给距离观测值带入了几个厘米的显著周期误差，若直接和间接信号的混入天线中心，它们可以表示为：

测量的信号是：

其中，V

上述中信号叠加后的的振幅A

因此α＝0表明没有多路径效应影响，当

雷达散射截面(RCS)用来衡量被观测目标对雷达反射的电磁波散射能力的物理量，远场雷达散射截面(RCS)的定义式如下：

式中，R为R为基准站雷达或卫星到移动站的距离，E

由于卫星距离移动站距离足够远，满足远场条件，联立上式远场RCS的定义，则铁塔的间接信号的阻尼因子可以近似表示为：

联立测量信号表达式和间接阻尼因子表达式可得最终测量信号表达式为：

其中，

目前针对消除地面多路径效应的方法已经相当成熟，存在多种方法消除此类多路径效应的影响。而针对作业人员工作于输电线路铁塔上，铁塔作为一个大的金属导体也会对信号产生多路径效应，在一些实施例中，仅仅考虑多路径效应中铁塔对信号产生的影响，不考虑地面及其他物体造成反射的影响，评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，这种仅考虑铁塔的多路径效应能够简化数学模型，减少了对信号进行后处理并恢复原始信号计算难度。

根据检修铁塔的雷达散射截面，计算多路径效应引起的载波相位偏差，具体的计算公式可表示为：

式中，S为多路径效应引起的载波相位偏差，λ

返回图1，实施例的步骤3，根据检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，对RTK定位进行修正。

在一些实施例中，对RTK定位进行修正是：根据检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，对RTK定位中移动站获取基准站载波观测值误差及接收卫星信号进行修正；通过对基准站载波观测值误差以及卫星信号的修正，可以消除原来的多路径效应，结合现有的RTK方法，可实现准确的定位。

需要说明的是，如图3所示，RTK解算过程包括三步：参考站模糊度的实时固定、空间相关误差的区域建模、流动站用户实时定位。

若两个基准站间整周模糊度固定并能通过检验，可以利用双差相位数据对电离层和对流层的延迟进行提取；然后计算虚拟观测值，并将虚拟观测值发送到移动站；移动站使用实际观测值和接收到的虚拟观测值进行双差计算，并进行超短基线解算，从而可以确定移动站的位置。

对RTK移动站接收基站信号原理进行研究，根据综合误差的内插计算过程，可以得出移动站f

式中，(X

最后可求出移动站f

在此基础上，移动站的模糊度解算是利用双差伪距和载波观测数据作为观测方程，将获得的电离层和对流层延迟修正数代入观测方程，从而获得移动站模糊度和坐标系参数的浮点解，并采用全球卫星导航系统整周模糊度固定算法进行模糊度搜索解算，得到移动站实时位置信息。

本发明评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，根据评估的影响对RTK定位进行修正，可以消除传统定位方法中的多路径效应，实现准确的定位。

图4为本公开RTK定位修正装置一个实施例的示意图，图4的实施例为一个虚拟装置，可由移动站的控制器装载并执行，包括雷达散射截面计算模块、影响评估模块和修正模块。

实施例的雷达散射截面计算模块被配置为，根据检修铁塔模型，计算检修铁塔的雷达散射截面。

在一些实施例中，检修铁塔模型为将检修铁塔分割成若干等高的段，依据近似算法将每段等效为圆柱体，大大简化了检修铁塔模型，可减少后续的计算量。

在一些实施例中，计算检修铁塔的雷达散射截面包括：计算圆柱体的雷达散射截面，将所有圆柱体的雷达散射截面叠加获得检修铁塔的雷达散射截面，其中，检修铁塔的雷达散射截面的公式为：

式中，σ为检修铁塔的雷达散射截面，N为圆柱体数量，r

根据上述公式以及r

实施例的影响评估模块被配置为，评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响。

在一些实施例中，评估检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，为根据检修铁塔的雷达散射截面，计算多路径效应引起的载波相位偏差其中，载波相位偏差的公式为：

式中，S为多路径效应引起的载波相位偏差，λ

实施例的修正模块被配置为，根据检修铁塔的雷达散射截面对多路径效应的影响，对RTK定位进行修正，具体是对RTK定位中移动站获取基准站载波观测值误差及接收卫星信号进行修正；通过对基准站载波观测值误差以及卫星信号的修正，可以消除原来的多路径效应，结合现有的RTK方法，可实现准确的定位。

基于相同的技术方案，本公开还涉及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序包括指令，指令当由计算设备执行时，使得计算设备执行RTK定位修正方法。

基于相同的技术方案，本公开还涉及一种计算机设备，包括一个或多个处理器、以及一个或多个存储器，一个或多个程序存储在一个或多个存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行RTK定位修正方法的指令。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。