电力通信作业现场多模定位的方法
电力通信作业现场多模定位的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于智能变电站巡检应用领域，其中涉及RFID标签识别技术，GPS和CSS双模式定位技术，具体地说是电力通信作业现场多模定位的方法。
【背景技术】
[0002]传统的变电站巡检方式暴露出很多弊病，我国目前基本进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时期。随着电网技术的不断发展，智能变电站尤其是无人值守智能变电站在国内的建设与改造越来越多。传统巡检方式逐渐无法适应变电站运行管理的需要。就电网经营企业而言，急需寻找一种理想的巡检替代模式来提高设备运行的监管水平以适应电网发展。
[0003]国内的绝大多数智能变电站都没有针对工作人员安全作业边界监控和报警系统，站内人员工作期间，尤其是带电作业期间的实时监控方面存在不足。个别学者及企业公司也曾提出基于无线的变电站定位系统，但都是相对单一的定位方式，如GPS定位、Zigebee定位、RFID定位等等，对于变电站而言，材料结构，建筑物尺度，室内外设备分布等的不同，导致了信号的路径损耗差异很大。每一种定位方式都有各自的弊病，有的在精度上无法满足，有的在实时性上无法满足，有的受电磁环境影响较大，因此采用多模式融合的定位方式，取长避短，使巡检人员的定位达到完美的覆盖。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明提出了电力通信作业现场多模定位的方法。该方法利用CSS、GPS、RFID三种模式定位方法的融合，解决电力通讯中精确指定巡检人员的位置信息确定的技术问题。
[0005 ]本发明采用的技术方案是:
采用RFID技术代替人工手抄技术进行智能巡检，并为保证巡检人员工作过程中安全，利用CSS、GPS、RFID三种模式定位方法的融合，精确指定巡检人员的位置信息。
[0006]在巡检过程中，为了搜集最准确的信息，将普通的印刷标签贴纸换成耐腐蚀、易清理的RFID标签。每个标签赋予不同的代码，用这些代码代表各个不同的巡视设备，通过RFID读写器直接读取变电站设备信息，并通过无线的方式上传到变电站后台。RFID射频识别识另IJ系统主要由RFID标签、读写器、天线、中间件和应用软件等组成。当RFID标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理或电磁反向散射耦合原理在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活RFID标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作;读写器是对RFID标签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。读写器是RFID系统中最重要的基础设施，一方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读操作；另一方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传;天线是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备；中间件是一种面向消息的、可以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。
[0007]系统主要由两部分组成:主站和现场采集部分。
[0008]现场采集部分由巡检终端、RFID标签、传感器、锚点组成。
[0009]标准发行系统装置，气体传感器，位移传感器，振动传感器，温度传感器，湿度传感器分别与电源，RFI读写器和GSS+GPS+RFID定位模块构成的组件信息连通，在组件上设有两个方向的锚点，组件通过RFID中间件与后台信息连通，在后台上连接有数据库服务器，在后台上分别进行参数配置，任务制定，任务查看数据报表，缺陷管理和资产管理。
[0010]以锚点为基点，对测量点进行数据测量，首先通过初始化测量，而后进行B测量反馈时间和A测量反馈时间的测量，将测量数据整理后汇报整体测量时间。
[0011]测量过程分层进行，包括感知层、信息预处理层、数据融合层和应用层。
[0012]其中，感知层采用GPS定位、GPS精确定位和RFID定位定位方式，用于信号感知；感知层是采集定位信息，其中定位信息的来源是网络CSS定位网络以、GPS网络、近距离RFID标签；
CSS定位用于高精度的应用场合，能实现1米的定位精度;GPS用于10米的定位精度； RFID标签定位作为辅助手段；
其中，预处理层采用统计平均、粗差剔除和定位测算方式进行信号预处理；
其中，耦合层采用动态凯尔曼网络和多模耦合作为定位引擎；
其中，应用层采用资产管理、定位管理、设备查询和用户管理进行巡检应用。
[0013]所述RFID标签系统是负责对变电站已有资产和新增资产加装写入物资信息的电子标签，完成物资在系统中的信息标识，还支持对已写入信息的标签进行修改，同时将已写入信息或者修改信息上传至主站后台数据库；
传感器节点一般贴在所监测设备上，实时记录变电站设备的温度、湿度、位置等参数，参数通过射频上传到手持终端；
移动巡检终端是本系统最重要的组成部分，架构较复杂，移动巡检终端由RFID模块、多模定位模块和电源组成。
[0014]通过RFID模块中的读写、射频和天线部分，通过射频技术将传感器采集端收集的各种监测数据存储到RFID读写器里，然后通过RFID中间件加工、处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，将数据送往后台主站之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据聚合、数据过滤、汇集计算、数据存储、格式转换和任务管理，减少从阅读器传往后台的巨量原始数据、增加抽象出的有意义的信息量，对信息进行删选，对处理后的数据统一上传至系统数据库，搭起底层硬件设备与应用系统之间的桥梁，RFID中间件的主要任务是。多模定位模块由GPS、CSS、融合模块组成。GPS模块主要为GPS接收天线，跟踪卫星信号，依据GPS定位算法，获取位置信息；
CSS模块主要由无线接收和处理器组成，通过多个锚点传递测量距离，通过无线接收接收信号，并通过处理器调制解调处理，依据T0D算法，获取最优距离值。融合模块将RFID定位信号、CSS定位信号和GPS定位信号进行卡尔曼滤波处理，获取实时的最优的定位数据。
[0015]积极效果，本发明采用CSS、GPS、RFID三种模式融合，对电力通信作业现场进行定位。具有精度高和灵活方便的优点。适宜作为变电站内工作人员智能巡检及巡检人员多模式精确定位方法应用。
【附图说明】
[0016]图1为本发明智能巡检结构图图2为本发明CSS测距流程图图3为本发明多模融合定位图
图中，1.标准发行系统装置，2.气体传感器，3.位移传感器，4.振动传感器，5.温度传感器，6.湿度传感器，7.电源，8.RFI读写器，9.GSS+GPS+RFID定位模块,10.RFID中间件,11.数据库服务器，12.后台。
【具体实施方式】
[0017]系统主要由两部分组成:主站和现场采集部分。
[0018]现场采集部分由巡检终端、RFID标签、传感器、锚点组成。
[0019]如图1所示，标准发行系统装置1，气体传感器2，位移传感器3，振动传感器4，温度传感器5，湿度传感器6分别与电源7，RFI读写器8和GSS+GPS+RFID定位模块9构成的组件信息连通，在组件上设有两个方向的锚点，组件通过RFID中间件10与后台12信息连通，在后台上连接有数据库服务器11，在后台上分别进行参数配置，任务制定，任务查看数据报表，缺陷管理和资产管理。
[0020]据图2所示，以锚点为基点，对测量点进行数据测量，首先通过初始化测量，而后进行B测量反馈时间和A测量反馈时间的测量，将测量数据整理后汇报整体测量时间。
[0021]据图3所示，测量过程分层进行，包括感知层、信息预处理层、数据融合层和应用层。
[0022]其中，感知层采用GPS定位、GPS精确定位和RFID定位定位方式，用于信号感知；感知层是采集定位信息，其中定位信息的来源是网络CSS定位网络以、GPS网络、近距离RFID标签；
CSS定位用于高精度的应用场合，能实现1米的定位精度;GPS用于10米 的定位精度；
CSS线性调频扩频是以IEEE802.15.4a协议为基础开发的无线通信技术，定位精度达到lm。定位技术是基于TOA(TimeofArrival)估计进行测距，进而完成定位。
[0023]RFID标签定位作为辅助手段；
其中，预处理层采用统计平均、粗差剔除和定位测算方式进行信号预处理；
其中，耦合层采用动态凯尔曼网络和多模耦合作为定位引擎；
其中，应用层采用资产管理、定位管理、设备查询和用户管理进行巡检应用。
[0024]所述RFID标签系统是负责对变电站已有资产和新增资产加装写入物资信息的电子标签，完成物资在系统中的信息标识，还支持对已写入信息的标签进行修改，同时将已写入信息或者修改信息上传至主站后台数据库；
传感器节点一般贴在所监测设备上，实时记录变电站设备的温度、湿度、位置等参数，参数通过射频上传到手持终端； 移动巡检终端是本系统最重要的组成部分，架构较复杂，移动巡检终端由RFID模块、多模定位模块和电源组成。
[0025]通过RFID模块中的读写、射频和天线部分，通过射频技术将传感器采集端收集的各种监测数据存储到RFID读写器里，然后通过RFID中间件加工、处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，将数据送往后台主站之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据聚合、数据过滤、汇集计算、数据存储、格式转换和任务管理，减少从阅读器传往后台的巨量原始数据、增加抽象出的有意义的信息量，对信息进行删选，对处理后的数据统一上传至系统数据库，搭起底层硬件设备与应用系统之间的桥梁，RFID中间件的主要任务是。多模定位模块由GPS、CSS、融合模块组成。GPS模块主要为GPS接收天线，跟踪卫星信号，依据GPS定位算法，获取位置信息；
CSS模块主要由无线接收和处理器组成，通过多个锚点传递测量距离，通过无线接收接收信号，并通过处理器调制解调处理，依据T0D算法，获取最优距离值。融合模块将RFID定位信号、CSS定位信号和GPS定位信号进行卡尔曼滤波处理，获取实时的最优的定位数据。
[0026]所述多模是利用CSS、GPS、RFID三种模式定位方法的融合。
[0027]本发明具有的优点在于:
本发明采用RFID技术作为智能巡检设备资产信息采集的技术，系统适应性更强、安全性更高、数据信息更可靠的变电站巡检系统；
本发明采用多模式实时定位方法，融合GPS、CSS及RFID定位信号，综合评价定位信息的精准度，选择最佳数据输出。此方法提高了定位精准度，还避免了变电站内部定位的盲点；本发明采用卡尔曼滤波技术，根据各定位传感器的权重分配，将多模定位数据进行融合，获取最优估计值，提高了系统定位精度和鲁棒性；
本发明采用CSS定位技术，具有更好的抗干扰性，能够在电磁环境复杂的情况下进行精确的测量;并通过增加射频功率的方式，轻松的增大了测量范围。
[0028]本发明与传统技术比较:
传统的变电站巡检采用手工纸质记录的方式，从而暴露出结果填写欠标准、缺陷描述欠规范等弊病，基于RFID的智能巡检方式不仅减轻了巡检人员负担，还降低了巡检数据的错误率。RFID技术是射频识别技术的英文缩写，是利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别的目的。在读写过程中，读写器不需要与目标接触，仅仅通过射频信号，可以获取变电站巡检设备的信息，与条形码技术相比，射频识别技术在接触方式、扫描距离、存储容量上都有着明显的优势。智能变电站巡检人员安全问题也是非常值得关注的，一般的巡检人员定位系统为GPS单方式定位，这种定位方式定位精度较大，如在环境较复杂的区域，无法完成定位功能，因此本发明采用GPS、CSS及近距离RFID多模式定位的方式，避免了 1米精度范围内无法覆盖的区域。多模融合实时定位方法从实现上包括感知层、信息预处理层、数据融合层以及面向巡检服务的应用层。感知层主要是采集定位信息。其中定位信息的来源是网络中已有的GPS定位信息，特殊场合辅助的CSS定位网络。其中，信号强度可用于指纹定位，可实现10米的定位精度;CSS定位用于高精度的应用场合，可实现1米的定位精度。预处理层是运行中服务器中主要对采集的数据进行筛选、滤波，定位距离计算预处理等操作。通过数据预处理，可以改进数据的质量，从而有助于提高定位精度和性能。双模定位融合层主要对GPS、CSS等定位系统采集的数据进行融合，从而获取优化的定位结果，提高定位精度和鲁棒性。本发明主要采用卡尔曼滤波框架和逆反向累计概率函数进行双模融合定位。
【主权项】
1.电力通信作业现场多模定位的方法，由两部分组成:主站和现场采集部分，现场采集部分由巡检终端、RFID标签、传感器、锚点组成， 其特征是: 标准发行系统装置(1)，气体传感器(2)，位移传感器(3)，振动传感器(4)，温度传感器(5)，湿度传感器(6)分别与电源(7)，RFI读写器(8)和GSS+GPS+RFID定位模块(9)构成的组件信息连通，在组件上设有两个方向的锚点，组件通过RFID中间件(10)与后台(12)信息连通，在后台上连接有数据库服务器(11)，在后台上分别进行参数配置，任务制定，任务查看数据报表，缺陷管理和资产管理； 以锚点为基点，对测量点进行数据测量，首先通过初始化测量，而后进行B测量反馈时间和A测量反馈时间的测量，将测量数据整理后汇报整体测量时间； 测量过程分层进行，包括感知层、信息预处理层、数据融合层和应用层； 其中，感知层采用GPS定位、GPS精确定位和RFID定位定位方式，用于信号感知;感知层是采集定位信息，其中定位信息的来源是网络CSS定位网络以、GPS网络、近距离RFID标签；采用CSS线性调频扩频估计测距； RFID标签定位作为辅助手段； 其中，预处理层采用统计平均、粗差剔除和定位测算方式进行信号预处理； 其中，耦合层采用动态凯尔曼网络和多模耦合作为定位引擎； 其中，应用层采用资产管理、定位管理、设备查询和用户管理进行巡检应用； 所述RFID标签系统是负责对变电站已有资产和新增资产加装写入物资信息的电子标签，完成物资在系统中的信息标识，还支持对已写入信息的标签进行修改，同时将已写入信息或者修改信息上传至主站后台数据库； 传感器节点贴在所监测设备上，实时记录变电站设备的温度、湿度、位置的参数，参数通过射频上传到手持终端； 移动巡检终端是由RFID模块、多模定位模块和电源组成； 通过RFID模块中的读写、射频和天线部分，通过射频技术将传感器采集端收集的各种监测数据存储到RFID读写器里，然后通过RFID中间件加工、处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，将数据送往后台主站之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据聚合、数据过滤、汇集计算、数据存储、格式转换和任务管理，减少从阅读器传往后台的巨量原始数据、增加抽象出的有意义的信息量，对信息进行删选，对处理后的数据统一上传至系统数据库，搭起底层硬件设备与应用系统之间的桥梁，RFID中间件的主要任务是多模定位模块由GPS、CSS、融合模块组成，GPS模块为GPS接收天线，跟踪卫星信号，依据GPS定位算法，获取位置信息； CSS模块主要由无线接收和处理器组成，通过多个锚点传递测量距离，通过无线接收接收信号，并通过处理器调制解调处理，依据TOD算法，获取最优距离值，融合模块将RFID定位信号、CSS定位信号和GPS定位信号进行卡尔曼滤波处理，获取实时的最优的定位数据。
【专利摘要】本发明提出的是电力通信作业现场多模定位的方法。利用CSS、GPS、RFID三种模式定位方法的融合，精确指定巡检人员的位置信息。本发明采用CSS、GPS、RFID三种模式融合，对电力通信作业现场进行定位。具有精度高和灵活方便的优点。适宜作为变电站内工作人员智能巡检及巡检人员多模式精确定位方法应用。<b />
【IPC分类】G01S19/48, G01S5/02, G06K17/00
【公开号】CN105487096
【申请号】CN201510865496
【发明人】姜楠, 孟凡博, 赵宏昊, 刘博
【申请人】国网辽宁省电力有限公司, 国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司, 国家电网公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月2日
【技术领域】
[0001 ]本发明属于智能变电站巡检应用领域，其中涉及RFID标签识别技术，GPS和CSS双模式定位技术，具体地说是电力通信作业现场多模定位的方法。
【背景技术】
[0002]传统的变电站巡检方式暴露出很多弊病，我国目前基本进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时期。随着电网技术的不断发展，智能变电站尤其是无人值守智能变电站在国内的建设与改造越来越多。传统巡检方式逐渐无法适应变电站运行管理的需要。就电网经营企业而言，急需寻找一种理想的巡检替代模式来提高设备运行的监管水平以适应电网发展。
[0003]国内的绝大多数智能变电站都没有针对工作人员安全作业边界监控和报警系统，站内人员工作期间，尤其是带电作业期间的实时监控方面存在不足。个别学者及企业公司也曾提出基于无线的变电站定位系统，但都是相对单一的定位方式，如GPS定位、Zigebee定位、RFID定位等等，对于变电站而言，材料结构，建筑物尺度，室内外设备分布等的不同，导致了信号的路径损耗差异很大。每一种定位方式都有各自的弊病，有的在精度上无法满足，有的在实时性上无法满足，有的受电磁环境影响较大，因此采用多模式融合的定位方式，取长避短，使巡检人员的定位达到完美的覆盖。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明提出了电力通信作业现场多模定位的方法。该方法利用CSS、GPS、RFID三种模式定位方法的融合，解决电力通讯中精确指定巡检人员的位置信息确定的技术问题。
[0005 ]本发明采用的技术方案是:
采用RFID技术代替人工手抄技术进行智能巡检，并为保证巡检人员工作过程中安全，利用CSS、GPS、RFID三种模式定位方法的融合，精确指定巡检人员的位置信息。
[0006]在巡检过程中，为了搜集最准确的信息，将普通的印刷标签贴纸换成耐腐蚀、易清理的RFID标签。每个标签赋予不同的代码，用这些代码代表各个不同的巡视设备，通过RFID读写器直接读取变电站设备信息，并通过无线的方式上传到变电站后台。RFID射频识别识另IJ系统主要由RFID标签、读写器、天线、中间件和应用软件等组成。当RFID标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理或电磁反向散射耦合原理在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活RFID标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作;读写器是对RFID标签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。读写器是RFID系统中最重要的基础设施，一方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读操作；另一方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传;天线是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备；中间件是一种面向消息的、可以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。
[0007]系统主要由两部分组成:主站和现场采集部分。
[0008]现场采集部分由巡检终端、RFID标签、传感器、锚点组成。
[0009]标准发行系统装置，气体传感器，位移传感器，振动传感器，温度传感器，湿度传感器分别与电源，RFI读写器和GSS+GPS+RFID定位模块构成的组件信息连通，在组件上设有两个方向的锚点，组件通过RFID中间件与后台信息连通，在后台上连接有数据库服务器，在后台上分别进行参数配置，任务制定，任务查看数据报表，缺陷管理和资产管理。
[0010]以锚点为基点，对测量点进行数据测量，首先通过初始化测量，而后进行B测量反馈时间和A测量反馈时间的测量，将测量数据整理后汇报整体测量时间。
[0011]测量过程分层进行，包括感知层、信息预处理层、数据融合层和应用层。
[0012]其中，感知层采用GPS定位、GPS精确定位和RFID定位定位方式，用于信号感知；感知层是采集定位信息，其中定位信息的来源是网络CSS定位网络以、GPS网络、近距离RFID标签；
CSS定位用于高精度的应用场合，能实现1米的定位精度;GPS用于10米的定位精度； RFID标签定位作为辅助手段；
其中，预处理层采用统计平均、粗差剔除和定位测算方式进行信号预处理；
其中，耦合层采用动态凯尔曼网络和多模耦合作为定位引擎；
其中，应用层采用资产管理、定位管理、设备查询和用户管理进行巡检应用。
[0013]所述RFID标签系统是负责对变电站已有资产和新增资产加装写入物资信息的电子标签，完成物资在系统中的信息标识，还支持对已写入信息的标签进行修改，同时将已写入信息或者修改信息上传至主站后台数据库；
传感器节点一般贴在所监测设备上，实时记录变电站设备的温度、湿度、位置等参数，参数通过射频上传到手持终端；
移动巡检终端是本系统最重要的组成部分，架构较复杂，移动巡检终端由RFID模块、多模定位模块和电源组成。
[0014]通过RFID模块中的读写、射频和天线部分，通过射频技术将传感器采集端收集的各种监测数据存储到RFID读写器里，然后通过RFID中间件加工、处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，将数据送往后台主站之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据聚合、数据过滤、汇集计算、数据存储、格式转换和任务管理，减少从阅读器传往后台的巨量原始数据、增加抽象出的有意义的信息量，对信息进行删选，对处理后的数据统一上传至系统数据库，搭起底层硬件设备与应用系统之间的桥梁，RFID中间件的主要任务是。多模定位模块由GPS、CSS、融合模块组成。GPS模块主要为GPS接收天线，跟踪卫星信号，依据GPS定位算法，获取位置信息；
CSS模块主要由无线接收和处理器组成，通过多个锚点传递测量距离，通过无线接收接收信号，并通过处理器调制解调处理，依据T0D算法，获取最优距离值。融合模块将RFID定位信号、CSS定位信号和GPS定位信号进行卡尔曼滤波处理，获取实时的最优的定位数据。
[0015]积极效果，本发明采用CSS、GPS、RFID三种模式融合，对电力通信作业现场进行定位。具有精度高和灵活方便的优点。适宜作为变电站内工作人员智能巡检及巡检人员多模式精确定位方法应用。
【附图说明】
[0016]图1为本发明智能巡检结构图图2为本发明CSS测距流程图图3为本发明多模融合定位图
图中，1.标准发行系统装置，2.气体传感器，3.位移传感器，4.振动传感器，5.温度传感器，6.湿度传感器，7.电源，8.RFI读写器，9.GSS+GPS+RFID定位模块,10.RFID中间件,11.数据库服务器，12.后台。
【具体实施方式】
[0017]系统主要由两部分组成:主站和现场采集部分。
[0018]现场采集部分由巡检终端、RFID标签、传感器、锚点组成。
[0019]如图1所示，标准发行系统装置1，气体传感器2，位移传感器3，振动传感器4，温度传感器5，湿度传感器6分别与电源7，RFI读写器8和GSS+GPS+RFID定位模块9构成的组件信息连通，在组件上设有两个方向的锚点，组件通过RFID中间件10与后台12信息连通，在后台上连接有数据库服务器11，在后台上分别进行参数配置，任务制定，任务查看数据报表，缺陷管理和资产管理。
[0020]据图2所示，以锚点为基点，对测量点进行数据测量，首先通过初始化测量，而后进行B测量反馈时间和A测量反馈时间的测量，将测量数据整理后汇报整体测量时间。
[0021]据图3所示，测量过程分层进行，包括感知层、信息预处理层、数据融合层和应用层。
[0022]其中，感知层采用GPS定位、GPS精确定位和RFID定位定位方式，用于信号感知；感知层是采集定位信息，其中定位信息的来源是网络CSS定位网络以、GPS网络、近距离RFID标签；
CSS定位用于高精度的应用场合，能实现1米的定位精度;GPS用于10米 的定位精度；
CSS线性调频扩频是以IEEE802.15.4a协议为基础开发的无线通信技术，定位精度达到lm。定位技术是基于TOA(TimeofArrival)估计进行测距，进而完成定位。
[0023]RFID标签定位作为辅助手段；
其中，预处理层采用统计平均、粗差剔除和定位测算方式进行信号预处理；
其中，耦合层采用动态凯尔曼网络和多模耦合作为定位引擎；
其中，应用层采用资产管理、定位管理、设备查询和用户管理进行巡检应用。
[0024]所述RFID标签系统是负责对变电站已有资产和新增资产加装写入物资信息的电子标签，完成物资在系统中的信息标识，还支持对已写入信息的标签进行修改，同时将已写入信息或者修改信息上传至主站后台数据库；
传感器节点一般贴在所监测设备上，实时记录变电站设备的温度、湿度、位置等参数，参数通过射频上传到手持终端； 移动巡检终端是本系统最重要的组成部分，架构较复杂，移动巡检终端由RFID模块、多模定位模块和电源组成。
[0025]通过RFID模块中的读写、射频和天线部分，通过射频技术将传感器采集端收集的各种监测数据存储到RFID读写器里，然后通过RFID中间件加工、处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，将数据送往后台主站之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据聚合、数据过滤、汇集计算、数据存储、格式转换和任务管理，减少从阅读器传往后台的巨量原始数据、增加抽象出的有意义的信息量，对信息进行删选，对处理后的数据统一上传至系统数据库，搭起底层硬件设备与应用系统之间的桥梁，RFID中间件的主要任务是。多模定位模块由GPS、CSS、融合模块组成。GPS模块主要为GPS接收天线，跟踪卫星信号，依据GPS定位算法，获取位置信息；
CSS模块主要由无线接收和处理器组成，通过多个锚点传递测量距离，通过无线接收接收信号，并通过处理器调制解调处理，依据T0D算法，获取最优距离值。融合模块将RFID定位信号、CSS定位信号和GPS定位信号进行卡尔曼滤波处理，获取实时的最优的定位数据。
[0026]所述多模是利用CSS、GPS、RFID三种模式定位方法的融合。
[0027]本发明具有的优点在于:
本发明采用RFID技术作为智能巡检设备资产信息采集的技术，系统适应性更强、安全性更高、数据信息更可靠的变电站巡检系统；
本发明采用多模式实时定位方法，融合GPS、CSS及RFID定位信号，综合评价定位信息的精准度，选择最佳数据输出。此方法提高了定位精准度，还避免了变电站内部定位的盲点；本发明采用卡尔曼滤波技术，根据各定位传感器的权重分配，将多模定位数据进行融合，获取最优估计值，提高了系统定位精度和鲁棒性；
本发明采用CSS定位技术，具有更好的抗干扰性，能够在电磁环境复杂的情况下进行精确的测量;并通过增加射频功率的方式，轻松的增大了测量范围。
[0028]本发明与传统技术比较:
传统的变电站巡检采用手工纸质记录的方式，从而暴露出结果填写欠标准、缺陷描述欠规范等弊病，基于RFID的智能巡检方式不仅减轻了巡检人员负担，还降低了巡检数据的错误率。RFID技术是射频识别技术的英文缩写，是利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别的目的。在读写过程中，读写器不需要与目标接触，仅仅通过射频信号，可以获取变电站巡检设备的信息，与条形码技术相比，射频识别技术在接触方式、扫描距离、存储容量上都有着明显的优势。智能变电站巡检人员安全问题也是非常值得关注的，一般的巡检人员定位系统为GPS单方式定位，这种定位方式定位精度较大，如在环境较复杂的区域，无法完成定位功能，因此本发明采用GPS、CSS及近距离RFID多模式定位的方式，避免了 1米精度范围内无法覆盖的区域。多模融合实时定位方法从实现上包括感知层、信息预处理层、数据融合层以及面向巡检服务的应用层。感知层主要是采集定位信息。其中定位信息的来源是网络中已有的GPS定位信息，特殊场合辅助的CSS定位网络。其中，信号强度可用于指纹定位，可实现10米的定位精度;CSS定位用于高精度的应用场合，可实现1米的定位精度。预处理层是运行中服务器中主要对采集的数据进行筛选、滤波，定位距离计算预处理等操作。通过数据预处理，可以改进数据的质量，从而有助于提高定位精度和性能。双模定位融合层主要对GPS、CSS等定位系统采集的数据进行融合，从而获取优化的定位结果，提高定位精度和鲁棒性。本发明主要采用卡尔曼滤波框架和逆反向累计概率函数进行双模融合定位。
【主权项】
1.电力通信作业现场多模定位的方法，由两部分组成:主站和现场采集部分，现场采集部分由巡检终端、RFID标签、传感器、锚点组成， 其特征是: 标准发行系统装置(1)，气体传感器(2)，位移传感器(3)，振动传感器(4)，温度传感器(5)，湿度传感器(6)分别与电源(7)，RFI读写器(8)和GSS+GPS+RFID定位模块(9)构成的组件信息连通，在组件上设有两个方向的锚点，组件通过RFID中间件(10)与后台(12)信息连通，在后台上连接有数据库服务器(11)，在后台上分别进行参数配置，任务制定，任务查看数据报表，缺陷管理和资产管理； 以锚点为基点，对测量点进行数据测量，首先通过初始化测量，而后进行B测量反馈时间和A测量反馈时间的测量，将测量数据整理后汇报整体测量时间； 测量过程分层进行，包括感知层、信息预处理层、数据融合层和应用层； 其中，感知层采用GPS定位、GPS精确定位和RFID定位定位方式，用于信号感知;感知层是采集定位信息，其中定位信息的来源是网络CSS定位网络以、GPS网络、近距离RFID标签；采用CSS线性调频扩频估计测距； RFID标签定位作为辅助手段； 其中，预处理层采用统计平均、粗差剔除和定位测算方式进行信号预处理； 其中，耦合层采用动态凯尔曼网络和多模耦合作为定位引擎； 其中，应用层采用资产管理、定位管理、设备查询和用户管理进行巡检应用； 所述RFID标签系统是负责对变电站已有资产和新增资产加装写入物资信息的电子标签，完成物资在系统中的信息标识，还支持对已写入信息的标签进行修改，同时将已写入信息或者修改信息上传至主站后台数据库； 传感器节点贴在所监测设备上，实时记录变电站设备的温度、湿度、位置的参数，参数通过射频上传到手持终端； 移动巡检终端是由RFID模块、多模定位模块和电源组成； 通过RFID模块中的读写、射频和天线部分，通过射频技术将传感器采集端收集的各种监测数据存储到RFID读写器里，然后通过RFID中间件加工、处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，将数据送往后台主站之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据聚合、数据过滤、汇集计算、数据存储、格式转换和任务管理，减少从阅读器传往后台的巨量原始数据、增加抽象出的有意义的信息量，对信息进行删选，对处理后的数据统一上传至系统数据库，搭起底层硬件设备与应用系统之间的桥梁，RFID中间件的主要任务是多模定位模块由GPS、CSS、融合模块组成，GPS模块为GPS接收天线，跟踪卫星信号，依据GPS定位算法，获取位置信息； CSS模块主要由无线接收和处理器组成，通过多个锚点传递测量距离，通过无线接收接收信号，并通过处理器调制解调处理，依据TOD算法，获取最优距离值，融合模块将RFID定位信号、CSS定位信号和GPS定位信号进行卡尔曼滤波处理，获取实时的最优的定位数据。
【专利摘要】本发明提出的是电力通信作业现场多模定位的方法。利用CSS、GPS、RFID三种模式定位方法的融合，精确指定巡检人员的位置信息。本发明采用CSS、GPS、RFID三种模式融合，对电力通信作业现场进行定位。具有精度高和灵活方便的优点。适宜作为变电站内工作人员智能巡检及巡检人员多模式精确定位方法应用。<b />
【IPC分类】G01S19/48, G01S5/02, G06K17/00
【公开号】CN105487096
【申请号】CN201510865496
【发明人】姜楠, 孟凡博, 赵宏昊, 刘博
【申请人】国网辽宁省电力有限公司, 国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司, 国家电网公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月2日
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