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基于北斗的PPP-RTK技术在无人机电力巡检中的应用分析

白天阳 张春光 陈向东 王冬华 冷宏宇

白天阳, 张春光, 陈向东, 王冬华, 冷宏宇. 基于北斗的PPP-RTK技术在无人机电力巡检中的应用分析[J]. 全球定位系统, 2024, 49(1): 45-53, 101. doi: 10.12265/j.gnss.2023199
引用本文: 白天阳, 张春光, 陈向东, 王冬华, 冷宏宇. 基于北斗的PPP-RTK技术在无人机电力巡检中的应用分析[J]. 全球定位系统, 2024, 49(1): 45-53, 101. doi: 10.12265/j.gnss.2023199
BAI Tianyang, ZHANG Chunguang, CHEN Xiangdong, WANG Donghua, LENG Hongyu. Application analysis of PPP-RTK technology based on the BeiDou Navigation Satellite System in UAV power inspection[J]. GNSS World of China, 2024, 49(1): 45-53, 101. doi: 10.12265/j.gnss.2023199
Citation: BAI Tianyang, ZHANG Chunguang, CHEN Xiangdong, WANG Donghua, LENG Hongyu. Application analysis of PPP-RTK technology based on the BeiDou Navigation Satellite System in UAV power inspection[J]. GNSS World of China, 2024, 49(1): 45-53, 101. doi: 10.12265/j.gnss.2023199

基于北斗的PPP-RTK技术在无人机电力巡检中的应用分析

doi: 10.12265/j.gnss.2023199
详细信息
    作者简介:

    白天阳:(1994—)男,硕士,工程师,研究方向为GNSS高精度定位. E-mail:13770537685@126.com

    陈向东:(1970—),男,博士,正高级工程师,国网信息通信产业集团首席北斗专家,长期从事我国北斗卫星导航系统论证研究、研制建设和应用开发. E-mail:x.d.chen1022@139.com

    王冬华:(1993—)男,硕士,助理工程师,研究方向为GNSS高精度终端定位. E-mail:wdh_promail@163.com

    通信作者:

    白天阳 E-mail:13770537685@126.com

  • 中图分类号: P228.49

Application analysis of PPP-RTK technology based on the BeiDou Navigation Satellite System in UAV power inspection

  • 摘要: 为解决无公网地区或地形条件复杂地区进行无人机电力巡检得不到高精度定位服务的问题,本文提出使用基于北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)的精密单点定位-实时动态定位(precise point positioning-real-time kinematic, PPP-RTK)技术,为无人机电力巡检提供高精度定位服务. 文中使用电力北斗精准位置服务网四川省内电力北斗基准站的数据进行了PPP-RTK服务端产品的计算和用户端的仿动态定位试验. 试验结果表明:在使用基于BDS的PPP-RTK服务条件下,用户端使用BDS或BDS+GPS进行PPP-RTK模糊度固定解模式时,在1 min内就可以实现收敛,收敛后水平方向的均方根 (root mean square, RMS) 值小于5 cm,高程方向的RMS小于8 cm,该试验结果可以为构建电力北斗PPP-RTK服务及其在无人机巡检中的应用提供设计参考依据.

     

  • 图  1  国家电网四川省连续运行参考网15个参考站分布图

    图  2  PPP-RTK服务端计算的卫星钟差产品及精度

    图  3  PPP-RTK服务端计算的卫星相位偏差产品及精度

    图  4  PPP-RTK服务端计算的电离层产品及精度

    图  5  PPP-RTK服务端计算的对流层产品及精度

    图  6  ABRT测站PPP-RTK模糊度固定解和浮点解的定位结果

    图  7  ABWC 测站PPP-RTK模糊度固定解和浮点解的定位结果

    图  8  ABLH 测站PPP-RTK 模糊度固定解和浮点解的定位结果

    表  1  非差非组合PPP-RTK各类参数可估形式

    参数 可估形式
    $ {\tilde{\rm{d}}}t^{s}\left(i\right) $ $ {\mathrm{d}t}^{s}\left(i\right)-{\mathrm{d}t}_{1}\left(i\right)+{d}_{\mathrm{I}\mathrm{F}}^{s}-{{d}_{1,\mathrm{I}\mathrm{F}}-g}_{1}^{s}\left(i\right)\cdot {\tau }_{1}\left(i\right) $
    $ \tilde{{d}}_{j > 2}^{s} $ $ {d}_{j}^{s}-{d}_{\mathrm{I}\mathrm{F}}^{s}-{\mu }_{j}{d}_{\mathrm{G}\mathrm{F}}^{s}-{d}_{1,j}+{d}_{1,\mathrm{I}\mathrm{F}}+{\mu }_{j}{d}_{1,\mathrm{G}\mathrm{F}} $
    $ {\tilde{\delta }}_{j}^{s} $ $ {\delta }_{j}^{s}-{d}_{\mathrm{I}\mathrm{F}}^{s}+{\mu }_{j}{d}_{\mathrm{G}\mathrm{F}}^{s}-{\delta }_{1,j}+{d}_{1,\mathrm{I}\mathrm{F}}-{\mu }_{j}{d}_{1,\mathrm{G}\mathrm{F}}{-\lambda }_{j}{N}_{1,j}^{s} $
    $ {\tilde{N}}_{r\ne 1,j}^{s\ne q} $ $ {N}_{1r,j}^{s}-{N}_{1r,j}^{q} $
    $ {\tilde{\tau }}_{r\ne 1}\left(i\right) $ $ {\tilde{\tau }}_{1r}\left(i\right) $
    $ {\tilde{\rm{d}}t}_{r\ne 1}\left(i\right) $ $ {d}_{1r}\left(i\right)+{d}_{1r,\mathrm{I}\mathrm{F}} $
    $ {\tilde{d}}_{r\ne 1,j > 2} $ $ {d}_{1r,j}\left(i\right)-{d}_{1r,\mathrm{I}\mathrm{F}}-{\mu }_{j}{d}_{1r,\mathrm{G}\mathrm{F}} $
    $ {\tilde{\delta }}_{r\ne 1,j} $ $ {\delta }_{1r,j}-{d}_{1r,\mathrm{I}\mathrm{F}}+{\mu }_{j}{d}_{1r,\mathrm{G}\mathrm{F}}{+\lambda }_{j}{N}_{1r,j}^{q} $
    $ {\tilde{I}}_{r,j}^{s}\left(i\right) $ $ {I}_{r,j}^{s}\left(i\right) $+ $ {d}_{r,\mathrm{G}\mathrm{F}}-{d}_{\mathrm{G}\mathrm{F}}^{s} $
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    表  2  BDS/GPS/GPS+BDS 定位平均收敛时间与RMS

    系统 解算
    模式
    RMS_
    E/cm
    RMS_
    N/cm
    RMS_
    U/cm
    收敛时间/
    min
    BDS 浮点解 4.0 1.5 8.2 15.7
    固定解 0.8 0.7 6.3 0.5
    GPS 浮点解 5.1 7.0 13.6 9.9
    固定解 3.3 3.5 12.5 4.7
    BDS+GPS 浮点解 4.2 1.1 5.7 15.1
    固定解 0.9 0.7 6.1 0.2
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-23
  • 录用日期:  2023-10-23
  • 网络出版日期:  2024-01-13

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