留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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} $
    下载: 导出CSV

    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
  • [1] 李静, 龙强, 臧志斌, 等. 北斗卫星导航系统在电力行业的应用研究[J]. 电力信息与通信技术, 2022, 20(10): 87-97.
    [2] 李征航, 黄劲松. GPS 测量与数据处理[M]. 武汉: 武汉大学出版社, 2005.
    [3] 黄丁发, 周乐韬, 李成钢. GPS 增强参考站网络理论[M]. 北京: 科学出版社, 2011.
    [4] WABBENA G, SCHMITZ M, BAGGE A. PPP-RTK: precise point positioning using state-space representation in RTK networks[C]//The 18th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS 2005). 2005: 2584-2594.
    [5] TEUNISSEN P J G, ODIJK D, ZHANG B C. PPP-RTK: results of CORS network-based PPP with integer ambiguity resolution[J]. Journal of aeronautics, astronautics and aviation, A, 2010, 42(4): 223-229.
    [6] 张宝成, ODIJK D. 一种能实现单频PPP-RTK的GNSS局域参考网数据处理算法[J]. 地球物理学报, 2015, 58(7): 2306-2319.
    [7] ZHANG B C, CHEN Y C, YUAN Y B. PPP-RTK based on undifferenced and uncombined observations: theoretical and practical aspects[J]. Journal of geodesy, 2019, 93(7): 1011-1024. DOI: 10.1007/s00190-018-1220-5
    [8] 伍冠滨, 陈俊平, 伍晓勐, 等. 基于非差非组合PPP-RTK的大气改正模型及其性能验证[J]. 测绘学报, 2020, 49(11): 1407-1418.
    [9] 舒宝, 刘晖, 王利, 等. 区域参考站网支撑的PPP和RTK一体化服务及其性能[J]. 测绘学报, 2022, 51(9): 1870-1880.
    [10] 袁运斌, 侯鹏宇, 张宝成. GNSS非差非组合数据处理与PPP-RTK高精度定位[J]. 测绘学报, 2022, 51(7): 1225-1238.
    [11] WANG S Y, LI B F, TU R, et al. Uncertainty estimation of atmospheric corrections in large-scale reference networks for PPP-RTK[J]. Measurement, 2022(190): 110744. DOI: 10.1016/j.measurement.2022.110744
    [12] 张宝成, 柯成, 查九平, 等. 非差非组合PPP-RTK: 模型算法、终端样机与实测结果[J]. 测绘学报, 2022, 51(8): 1725-1735.
    [13] 张小红, 胡家欢, 任晓东. PPP/PPP-RTK新进展与北斗/GNSS PPP定位性能比较[J]. 测绘学报, 2020, 49(9): 1084-1100.
    [14] 郭树人, 刘成, 高为广, 等. 卫星导航增强系统建设与发展[J]. 全球定位系统, 2019, 44(2): 1-12.
    [15] 商庆华, 成芳, 沈朋礼, 等. PPP-RTK模糊度快速固定算法研究[J]. 全球定位统, 2020, 45(6): 21-26.
    [16] 邓志旭, 付元辰, 李昕. 低轨增强北斗PPP-RTK定位方法与实验分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(1): 57-63.
    [17] 查九平. 非差非组合PPP-RTK区域网数据处理理论方法及应用研究[D]. 北京: 中国科学院大学, 2023.
    [18] ODIJK D, ZHANG B C, KHODABANDEH A, et al. On the estimability of parameters in undifferenced, uncombined GNSS network and PPP-RTK user models by means of S-system theory[J]. Journal of geodesy, 2016, 90(1): 15-44. DOI: 10.1007/S00190-015-0854-9
    [19] ZHANG B C, YUAN Y B. PPP-RTK by means of S-system theory: revisiting the undifferenced, uncombined network model and a case study[C]//EGU General Assembly Conference Abstracts, 2017: 12221.
    [20] 李成钢, 黄丁发, 周乐韬, 等. GPS/VRS 参考站网络的对流层误差建模技术研究[J]. 测绘科学, 2007, 32(4): 29-31.
    [21] PSYCHAS D, VERHAGEN S, TEUNISSEN P J G. Precision analysis of partial ambiguity resolution-enabled PPP using multi-GNSS and multi-frequency signals[J]. Advances in space research, 2020, 66(9): 2075-2093. DOI: 10.1016/j.asr.2020.08.010
    [22] ODIJK D, TEUNISSEN P J G. ADOP in closed form for a hierarchy of multi-frequency single-baseline GNSS models[J]. Journal of geodesy, 2008, 82(8): 473-492. DOI: 10.1007/S00190-007-0197-2
    [23] TEMIISSEN J G. The least-squares ambiguity decorrelation adjustment: A method for fast GPS integer ambiguity estimation[J]. Journal of geodesy, 1995, 70(1): 65-82. DOI: 10.1007/BF00863419
    [24] 侯鹏宇, 张宝成, 刘腾, 等. CDMA+FDMA非差非组合区域PPP-RTK[J]. 测绘学报, 2023, 52(2): 183-194.
  • 加载中
图(8) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  362
  • HTML全文浏览量:  70
  • PDF下载量:  50
  • 被引次数: 0
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

目录

    /

    返回文章
    返回