本發(fā)明涉及無(wú)線電，具體為一種用于電力的北斗定位終端。

背景技術(shù)：

1、北斗定位終端技術(shù)的背景可追溯至中國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建立，旨在滿足國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求。北斗系統(tǒng)的起源可以追溯到20世紀(jì)90年代初期，當(dāng)時(shí)中國(guó)提出了自主研發(fā)導(dǎo)航系統(tǒng)的目標(biāo)，以減少對(duì)其他國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴。經(jīng)過多階段的研發(fā)，北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從區(qū)域性導(dǎo)航向全球?qū)Ш降目缭剑⒂?020年完成全球組網(wǎng)，為全球用戶提供全天候、高精度的位置、速度和時(shí)間服務(wù)。北斗定位終端作為接收并處理北斗衛(wèi)星信號(hào)的設(shè)備，經(jīng)歷了從最初的軍用、交通監(jiān)控等專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，到逐漸滲透到大眾消費(fèi)市場(chǎng)的過程?，F(xiàn)今，北斗定位終端在個(gè)人定位、車輛導(dǎo)航、物流跟蹤等方面廣泛應(yīng)用，尤其在物聯(lián)網(wǎng)（iot）、智慧城市建設(shè)等新興領(lǐng)域具有重要意義。隨著芯片和傳感技術(shù)的進(jìn)步，北斗終端逐步實(shí)現(xiàn)了小型化、低功耗、高精度，推動(dòng)了北斗應(yīng)用的全面普及和智能化發(fā)展。

2、北斗定位終端的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋了多個(gè)行業(yè)和應(yīng)用場(chǎng)景，包括電力行業(yè)，主要應(yīng)用于電網(wǎng)巡檢工作，電力公司使用北斗定位技術(shù)，結(jié)合無(wú)人機(jī)巡檢，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電網(wǎng)線路的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和維護(hù)；但現(xiàn)有的北斗定位技術(shù)在電網(wǎng)巡檢的實(shí)際應(yīng)用中，往往存在以下技術(shù)缺點(diǎn)：

3、1、信號(hào)受限問題：高壓電網(wǎng)一般位于偏遠(yuǎn)、復(fù)雜地形或林區(qū)，容易受到山體遮擋、建筑物阻擋等影響，導(dǎo)致北斗信號(hào)衰減或丟失，特別是在一些深山峽谷、森林密集區(qū)域，定位精度受到嚴(yán)重影響，導(dǎo)致巡檢數(shù)據(jù)缺乏連續(xù)性和準(zhǔn)確性。

4、2、定位精度有限：雖然北斗系統(tǒng)提供較高的定位精度，但電力線路巡檢往往需要厘米級(jí)甚至更高的精度，尤其是對(duì)設(shè)備狀態(tài)細(xì)節(jié)的定位和觀測(cè)。北斗定位的精度在某些復(fù)雜地形和氣候條件下較難滿足需求，特別是在靠近設(shè)備的精準(zhǔn)定位上，可能會(huì)出現(xiàn)偏差。

5、3、信號(hào)干擾與電磁影響：高壓電網(wǎng)周圍存在強(qiáng)電磁場(chǎng)，可能對(duì)北斗信號(hào)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致定位精度和穩(wěn)定性下降。此外，北斗接收設(shè)備在電網(wǎng)周圍可能會(huì)受到電磁干擾，影響終端正常工作，甚至造成數(shù)據(jù)丟失或不準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明一種用于電力的北斗定位終端，解決了背景技術(shù)中所提到的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種用于電力的北斗定位終端，包括信號(hào)增強(qiáng)模塊、環(huán)境感知與區(qū)域劃分模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、位置預(yù)測(cè)修正模塊及精度優(yōu)化模塊；

3、所述信號(hào)增強(qiáng)模塊用于確認(rèn)信號(hào)覆蓋情況，基于無(wú)線電波測(cè)距技術(shù)，結(jié)合多頻段北斗信號(hào)與輔助無(wú)線電信號(hào)源，首先對(duì)位于偏遠(yuǎn)復(fù)雜地形中的北斗信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)；所述輔助無(wú)線電信號(hào)源包括低軌道反射臺(tái)和地面輻射裝置，并通過實(shí)時(shí)量化評(píng)估信號(hào)覆蓋情況，進(jìn)一步調(diào)整信號(hào)的傳輸穩(wěn)定性，包括調(diào)整信號(hào)頻率和功率；

4、所述環(huán)境感知與區(qū)域劃分模塊在信號(hào)覆蓋情況確認(rèn)后，通過部署相關(guān)環(huán)境探測(cè)裝置，在巡檢區(qū)域內(nèi)利用無(wú)線電波反射技術(shù)獲取周圍環(huán)境相關(guān)信息，并生成地形及障礙物分布的三維點(diǎn)云地圖；接著基于三維點(diǎn)云地圖進(jìn)行區(qū)域劃分，將巡檢區(qū)域劃分為若干巡檢子區(qū)域；

5、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于在每個(gè)巡檢子區(qū)域內(nèi)部署慣性傳感器；通過慣性傳感器采集當(dāng)前巡檢子區(qū)域內(nèi)巡檢過程中的巡檢終端的三維速度相關(guān)數(shù)據(jù)、方向信息相關(guān)數(shù)據(jù)以及高壓電網(wǎng)附近的電磁干擾強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)；最后將當(dāng)前巡檢子區(qū)域內(nèi)巡檢終端的三維速度相關(guān)數(shù)據(jù)、方向信息相關(guān)數(shù)據(jù)和電磁干擾強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，構(gòu)建巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)集合；

6、所述位置預(yù)測(cè)修正模塊基于巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)集合提取特征參數(shù)，基于特征提取后的巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)集合構(gòu)建狀態(tài)預(yù)測(cè)模型，根據(jù)訓(xùn)練后的狀態(tài)預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)出巡檢終端未來(lái)第i時(shí)刻的狀態(tài)向量；

7、所述精度優(yōu)化模塊在獲取未來(lái)第i時(shí)刻的狀態(tài)向量后，結(jié)合實(shí)時(shí)獲取的速度、方向及干擾強(qiáng)度的實(shí)際狀態(tài)向量，對(duì)未來(lái)第i時(shí)刻的狀態(tài)向量進(jìn)行修正，獲取修正偏差向量并評(píng)估，觸發(fā)自檢指令，并根據(jù)修正后的狀態(tài)更新北斗定位終端在三維點(diǎn)云地圖中的位置。

8、優(yōu)選的，所述信號(hào)增強(qiáng)模塊包括信號(hào)覆蓋評(píng)估單元和優(yōu)化反饋單元；

9、所述信號(hào)覆蓋評(píng)估單元首先通過接收來(lái)自低軌道反射臺(tái)及地面輻射裝置的多頻段北斗信號(hào)，分析當(dāng)前巡檢區(qū)域的信號(hào)覆蓋情況，并從信號(hào)覆蓋情況中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，獲取初始信號(hào)強(qiáng)度參數(shù)ps、信噪比snr和地形遮擋因子tf，通過計(jì)算，量化信號(hào)在巡檢區(qū)域的覆蓋狀態(tài)，生成信號(hào)覆蓋指數(shù)sg，其具體計(jì)算公式如下：

10、。

11、優(yōu)選的，所述優(yōu)化反饋單元用于預(yù)設(shè)覆蓋閾值q對(duì)信號(hào)覆蓋指數(shù)sg進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，其具體評(píng)估內(nèi)容如下：

12、若信號(hào)覆蓋指數(shù)sg≥覆蓋閾值q，表示當(dāng)前信號(hào)覆蓋情況符合巡檢需求，無(wú)需調(diào)整；

13、若信號(hào)覆蓋指數(shù)sg<覆蓋閾值q，則表示信號(hào)覆蓋情況不符合巡檢需求，此時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整，包括將信號(hào)頻率調(diào)整至其他頻段或調(diào)整信號(hào)發(fā)射功率的輸出。

14、優(yōu)選的，所述環(huán)境感知與區(qū)域劃分模塊通過相關(guān)環(huán)境探測(cè)裝置所采集周圍環(huán)境的相關(guān)信息，包括地形特征、障礙物位置及高度分布，接著生成地形及障礙物分布的三維點(diǎn)云地圖；其次基于生成的三維點(diǎn)云地圖，將巡檢區(qū)域細(xì)分為若干巡檢子區(qū)域，其中每個(gè)巡檢子區(qū)域根據(jù)地形復(fù)雜度和障礙物密度的不同，賦予特定的巡檢優(yōu)先級(jí)和覆蓋策略；

15、所述三維點(diǎn)云地圖還用于展示電網(wǎng)設(shè)備位置及周邊環(huán)境并輔助北斗定位終端在信號(hào)受限區(qū)域的定位能力保持。

16、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巡檢過程中巡檢終端的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及環(huán)境干擾狀況；慣性傳感器包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁羅盤及電磁干擾檢測(cè)器；通過加速度計(jì)與陀螺儀采集巡檢終端在當(dāng)前巡檢子區(qū)域內(nèi)的巡檢終端的三維速度相關(guān)數(shù)據(jù)，所述巡檢終端的三維速度相關(guān)數(shù)據(jù)包括在x、y、z軸方向上的瞬時(shí)速度信息；同時(shí)磁羅盤用于獲取巡檢子區(qū)域內(nèi)的方向信息相關(guān)數(shù)據(jù)，電磁干擾檢測(cè)器則實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前巡檢子區(qū)域內(nèi)，高壓電網(wǎng)附近的電磁干擾強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)；采集完成后，將巡檢終端的三維速度相關(guān)數(shù)據(jù)、方向信息相關(guān)數(shù)據(jù)和電磁干擾強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，經(jīng)過預(yù)處理后與無(wú)量綱處理后，構(gòu)建巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)集合。

17、優(yōu)選的，所述位置預(yù)測(cè)修正模塊包括特征提取單元、模型構(gòu)建單元和狀態(tài)預(yù)測(cè)單元；

18、所述特征提取單元從巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)集合中提取特征參數(shù)，包括三維空間內(nèi)的速度值vs、角速度ss及電磁干擾強(qiáng)度ds，用于反映巡檢終端在當(dāng)前巡檢周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及環(huán)境影響；通過數(shù)據(jù)清洗和無(wú)量綱處理，將巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)集合中的原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，并篩選關(guān)鍵特征參數(shù)。

19、優(yōu)選的，所述模型構(gòu)建單元基于特征提取單元提取的關(guān)鍵特征參數(shù)，采用歷史巡檢數(shù)據(jù)和監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，構(gòu)建狀態(tài)預(yù)測(cè)模型；通過狀態(tài)預(yù)測(cè)模型捕捉巡檢終端在復(fù)雜地形中受信號(hào)干擾和環(huán)境因素影響的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)；所述狀態(tài)預(yù)測(cè)模型利用三維空間內(nèi)的速度值vs、角速度ss及電磁干擾強(qiáng)度ds，通過迭代訓(xùn)練優(yōu)化模型參數(shù)，使?fàn)顟B(tài)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)精度在電網(wǎng)巡檢的高干擾區(qū)域中保持穩(wěn)定性。

20、優(yōu)選的，所述狀態(tài)預(yù)測(cè)單元在接收到經(jīng)過訓(xùn)練的狀態(tài)預(yù)測(cè)模型后，基于巡檢終端當(dāng)前時(shí)刻輸入的速度值vs、角速度ss及電磁干擾強(qiáng)度ds，預(yù)測(cè)未來(lái)第i時(shí)刻的狀態(tài)向量：

21、；

22、式中，w為狀態(tài)預(yù)測(cè)模型的權(quán)重矩陣，表示各輸入特征對(duì)未來(lái)時(shí)刻狀態(tài)的影響權(quán)重；b為偏置向量，包含模型的校正參數(shù)；表示第k個(gè)狀態(tài)向量的未來(lái)第i時(shí)刻，表示第k個(gè)狀態(tài)向量的未來(lái)第i時(shí)刻的上一時(shí)刻；

23、、和分別表示上一時(shí)刻的速度值vs、角速度ss及電磁干擾強(qiáng)度ds；、和分別表示速度值vs、角速度ss及電磁干擾強(qiáng)度ds的變化率。

24、優(yōu)選的，所述精度優(yōu)化模塊包括狀態(tài)修正單元和偏差評(píng)估單元；

25、所述狀態(tài)修正單元在獲取未來(lái)第i時(shí)刻的狀態(tài)向量后，結(jié)合實(shí)時(shí)獲取的速度、方向及干擾強(qiáng)度的實(shí)際狀態(tài)向量，對(duì)未來(lái)第i時(shí)刻的狀態(tài)向量進(jìn)行修正，獲取修正偏差向量：

26、。

27、優(yōu)選的，所述偏差評(píng)估單元用于修正偏差向量進(jìn)行評(píng)估；通過預(yù)先設(shè)置閾值，并將所述閾值與所述修正偏差向量進(jìn)行對(duì)比分析，具體內(nèi)容如下：

28、若所述修正偏差向量超過所述閾值時(shí)，此時(shí)將向外發(fā)出自檢指令，自動(dòng)觸發(fā)自檢指令。自檢過程包括檢查定位終端的信號(hào)接收狀態(tài)、傳感器功能及數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，以確定是否存在設(shè)備故障或信號(hào)干擾，并記錄自檢結(jié)果用于后續(xù)調(diào)整；在偏差評(píng)估和自檢完成后，將修正后的狀態(tài)向量應(yīng)用于三維點(diǎn)云地圖，更新北斗定位終端在地圖中的位置狀態(tài)，并將新的位置狀態(tài)同步至后續(xù)模塊；

29、若所述修正偏差向量未超過所述閾值時(shí)，此時(shí)將不向外發(fā)出自檢指令，表示無(wú)需進(jìn)一步修正。

30、本發(fā)明提供了一種用于電力的北斗定位終端。具備以下有益效果：

31、（1）該一種用于電力的北斗定位終端，通過設(shè)置信號(hào)增強(qiáng)模塊，有效解決了偏遠(yuǎn)、復(fù)雜地形和林區(qū)內(nèi)的信號(hào)受限問題。信號(hào)增強(qiáng)模塊基于無(wú)線電波測(cè)距技術(shù)，結(jié)合多頻段北斗信號(hào)與輔助無(wú)線電信號(hào)源，如低軌道反射臺(tái)和地面輻射裝置，通過信號(hào)覆蓋評(píng)估單元實(shí)時(shí)獲取初始信號(hào)強(qiáng)度參數(shù)ps、信噪比snr和地形遮擋因子tf，計(jì)算出信號(hào)覆蓋指數(shù)sg，并與預(yù)設(shè)覆蓋閾值q進(jìn)行對(duì)比；若信號(hào)覆蓋指數(shù)sg低于覆蓋閾值q，則通過優(yōu)化反饋單元調(diào)整信號(hào)頻率和功率，提升信號(hào)在受限區(qū)域內(nèi)的穿透力和覆蓋穩(wěn)定性；這樣一來(lái)，即使在信號(hào)可能衰減或丟失的山區(qū)、森林等復(fù)雜地形內(nèi)，也能保證信號(hào)的連續(xù)性和可靠性，從而提高巡檢數(shù)據(jù)的獲取精度和穩(wěn)定性；

32、（2）該一種用于電力的北斗定位終端，精度優(yōu)化模塊有效應(yīng)對(duì)了定位精度有限的問題。電力線路巡檢對(duì)厘米級(jí)甚至更高精度的定位需求，尤其是在設(shè)備狀態(tài)細(xì)節(jié)的精準(zhǔn)定位方面尤為重要，因此精度優(yōu)化模塊通過狀態(tài)修正單元在獲取未來(lái)第i時(shí)刻的狀態(tài)向量后，結(jié)合實(shí)時(shí)獲取的速度、方向及干擾強(qiáng)度的實(shí)際狀態(tài)向量，對(duì)未來(lái)第i時(shí)刻的狀態(tài)向量進(jìn)行修正，生成修正偏差向量；偏差評(píng)估單元?jiǎng)t將修正偏差向量與預(yù)設(shè)閾值對(duì)比，判斷是否超出偏差容限；當(dāng)修正偏差向量超出閾值時(shí)，觸發(fā)自檢指令，確保定位終端準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，并及時(shí)更新三維點(diǎn)云地圖中的定位狀態(tài)，從而滿足巡檢終端在復(fù)雜地形條件下的高精度要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備細(xì)節(jié)的精準(zhǔn)監(jiān)控；

33、（3）該一種用于電力的北斗定位終端，為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)附近強(qiáng)電磁干擾對(duì)定位精度和穩(wěn)定性的影響，本方案通過數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)合電磁干擾檢測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電磁干擾強(qiáng)度ds，確保巡檢終端在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中的信號(hào)穩(wěn)定性；數(shù)據(jù)采集模塊將加速度計(jì)、陀螺儀、磁羅盤及電磁干擾檢測(cè)器采集的巡檢終端的三維速度相關(guān)數(shù)據(jù)、方向信息相關(guān)數(shù)據(jù)和電磁干擾強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)整合為巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)集合，輸入位置預(yù)測(cè)修正模塊；通過特征提取單元從數(shù)據(jù)集合中提取關(guān)鍵參數(shù)，包括速度值vs、角速度ss和電磁干擾強(qiáng)度ds，并在模型構(gòu)建單元中應(yīng)用監(jiān)督學(xué)習(xí)方法構(gòu)建狀態(tài)預(yù)測(cè)模型，通過狀態(tài)預(yù)測(cè)模型捕捉終端在電網(wǎng)附近復(fù)雜環(huán)境中動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)。