申報單位:中國南方電網(wǎng)有限責任公司

聯(lián)合申報單位:南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)科技(廣東)有限公司

主要完成人:樊靈孟、黃林超、李艷飛、陳遠、方陽、吉麗婭

一、案例簡介

目前無人機自主巡檢依賴RTK高精度定位服務，南網(wǎng)轄區(qū)輸電線路覆蓋面廣，廣西、云南、貴州等地區(qū)存在大面積區(qū)域沒有移動網(wǎng)絡(luò)、基準站覆蓋不全等情況，無法獲取網(wǎng)絡(luò)RTK高精度定位服務或者定位精度嚴重下降，導致無法開展無人機自主巡檢，或者無人機在巡檢過程中發(fā)生拍照模糊、無法巡航甚至墜機及撞線等嚴重后果，不能有效發(fā)揮無人機自主巡檢作用，嚴重影響了線路巡檢質(zhì)量和效率。本項目建設(shè)了基于北斗 PPP-RTK增強定位的無人機自主巡檢系統(tǒng)。1)建設(shè)北斗PPP-B2b信號接收基站，可以實時穩(wěn)定地獲取并優(yōu)化PPP-B2b精密星歷改正數(shù);2)建立了基于PPP-B2b的衛(wèi)星硬件延遲與空間大氣延遲高精度解算、輕量化建模與播發(fā)平臺，解決了多源改正信息輕量化加解密技術(shù)、基準站突發(fā)離線場景下實時通信、快速高精度PPP-RTK定位難題;3)研制了電力北斗星基PPP-RTK終端，支持單北斗PPP定位、RTK 定位以及基準站服務一體化服務，打破GPS向下兼容其它系統(tǒng)的局面，內(nèi)置場景自適應觀測值隨機模型和時間相位差分模型，實現(xiàn)快速的分米級至厘米級定位，設(shè)計主輔一體式工作模式，實時確定當前位置并發(fā)送差分改正信息，在不改變無人機工作模式的前提下，保障無公網(wǎng)區(qū)域無人機自主高質(zhì)量巡檢。

二、技術(shù)方案

整體解決方案由終端感知層、平臺處理層和業(yè)務應用層三塊組成。

1)終端感知層方面,針對現(xiàn)有RTK設(shè)備昂貴、重量大、結(jié)構(gòu)不適配、功能單一的問題,研制星基PPP-RTK定位終端支撐無人機自主巡檢，研究PPP輕量化算法，設(shè)計兼容現(xiàn)有機載RTK和獨立搭載PPP定位的多樣化無人機自主巡檢定位模式，研究PPP位置和差分改正信息聯(lián)合服務方法，融合電臺、4G、WIFI等各不同播發(fā)模式，實現(xiàn)無人機自主巡檢時的穩(wěn)定高精度定位，解決特殊環(huán)境下RTK定位精度及穩(wěn)定性下降的問題，提高無人機自主巡檢質(zhì)量與效率;

2)平臺處理層方面，通過優(yōu)化PPP-B2b軌道時鐘，建立基于PPP-B2b的衛(wèi)星硬件延遲與低緯度大高差區(qū)域大氣延遲模型，構(gòu)建高精度解算、輕量化建模與播發(fā)平臺，實現(xiàn)無公網(wǎng)條件下基準站突發(fā)離線場景下的實時通信、快速高精度PPP-RTK定位;

3)業(yè)務應用層方面，基于建成統(tǒng)一機巡系統(tǒng)，建設(shè)機巡智航、機巡通APP、機巡智圖、機巡智測、機巡云盤、機巡建模6個統(tǒng)一模塊，為無人機智能應用提供點云采集、航線規(guī)劃、自動駕駛、數(shù)據(jù)管理、智能識別、樹障分析等全流程管控服務，巡檢完成后可自動生成缺陷報告、樹障報告，缺陷、隱患自動對接流轉(zhuǎn)電網(wǎng)管理平臺實現(xiàn)全業(yè)務閉環(huán)管控。

三、創(chuàng)新亮點

星基PPP-RTK系統(tǒng)支持單北斗作業(yè)模式，打破了傳統(tǒng)GPS向下兼容其它系統(tǒng)的局面，顯著提升了。打破傳統(tǒng)的自主可控性和安全性，適用于國防和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施應用等領(lǐng)域。系統(tǒng)擺脫了對公網(wǎng)通信和GNSS站的依賴，能夠在無公網(wǎng)和無GNSS基準站信號覆蓋的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高精度定位，支撐了全場景全天候高廊無人機自主巡檢。本項目創(chuàng)新亮點如下:

1)提出了地基RTK與星基PPP高精度雙線定位方法，統(tǒng)一了地基RTK和星基PPP基準架，了CORS服務區(qū)域與無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間的無縫切換。該方法通過收集CORS系統(tǒng)RTK改正數(shù)源列表，原始測值與星基增強改正數(shù)，在RTK源列表獲取成功后，使用接收機概略位置請求CORS服務器播發(fā)VRS正數(shù)，進行RTK位置解算，最后收集RTK解算結(jié)果和相應可表征位置精度的指標。在得到星基增強改數(shù)后配合廣播星歷進行改正數(shù)匹配以及改正數(shù)有效性判斷，利用星基PPP高精度定位算法進行定位并收定位結(jié)果，將精度較高的位置結(jié)果作為最終結(jié)果輸出。

2)提出了輕量級的多誤差精準探測與處理方法，基于多驗前探測和少驗后探測的原則，充分利用能夠獲取的觀測值信息、中間解算信息以及定位結(jié)果，提升數(shù)據(jù)處理效率與結(jié)果質(zhì)量;在此基礎(chǔ)上，提出了場景自適應探測技術(shù)與隨機模型彈性調(diào)整技術(shù)，顯著改善了星基PPP收斂速度慢、短時定位精度不足的問題，實現(xiàn)了全球分米級快速PPP及區(qū)域厘米級快速PPP-RTK定位算法。

3)研究全球分米級快速PPP及區(qū)域厘米級快速PPP-RTK定位算法，統(tǒng)一時空框架，提高定位算法模糊度固定效率，提升解算精度，縮短收斂時間。首次提出電離層和對流層改正增強PPP定位技術(shù)，建立大氣、模糊度、位置更新的耦合處理機制，提高定位精度和收斂速度;提出輕量級的多誤差精準探測與處理方法，基于多驗前探測和少驗后探測的原則，提升數(shù)據(jù)處理效率與結(jié)果質(zhì)量。