[发明专利]一种基于CSS定位技术的变电站高精度混合定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变电站精确定位方法，具体是一种基于CSS定位技术的变电站高精度混合定位方法。

背景技术

随着变电站自动化水平的不断提高以及定位技术的飞速发展和成熟，变电站对于人员和物品精确定位的需求日益迫切。现在国内的绝大多数变电站都没有针对站内工作人员和工器具的有效监管系统，经常会出现人员离岗或发生事故不能及时救援、工具找寻困难或丢失的问题。因此，采用先进的定位技术实现变电站范围内人员和物品的高精度实时定位势在必行。

目前，被广泛关注的几种主流定位技术主要有GPS、WiFi技术、无线传感器网络(WSN)定位技术、射频识别定位技术(RFID)、超宽带(UWB)技术、以及线性调频扩频(CSS)技术等。由于变电站定位环境复杂，障碍物众多，GPS信号很难全覆盖，定位连续性差且精度低；变电站内在结构和复杂的电磁环境使得基于信号强度(RSSI)的定位方法，如WIFI、WSN、RFID等受多径现象、电磁场等影响，无法保证定位精度；UWB技术虽然精度高，但是定位范围小，成本很高。CSS定位技术采用脉冲压缩处理机制，具有抗干扰和多径分辨能力强、功耗小、成本低等优点，在变电站应用中具有其他定位技术无法比拟的优势，但是采用单一CSS定位技术在非视距传播(NLOS)区域误差较大，甚至由于遮挡严重导致获取不到3个以上基站，无法完成定位，出现定位孤岛现象，而如果采用增加基站的办法来减少非视距传播，又会增加成本和部署难度。

近年来，智能变电站的发展使得无线通信技术在变电站自动化系统中应用成为现实且得到不断推广，一些智能变电站的在线监测和辅控系统利用WSN和WIFI技术已经实现全无线结构，而且这些WSN和WIFI节点的部署是固定不变的，且一般分布在电力设备附近，即在CSS定位效果不理想地带往往WSN或WIFI节点分布比较密集，这一场景特点使得可以借助小区域内的位置指纹定位技术来弥补CSS定位的不足，保证定位精度和连续性，为变电站定位提供有力的帮助。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有定位技术在变电站应用中的不足，并针对变电站发展现状提供一种基于CSS定位技术的变电站高精度混合定位方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于CSS定位技术的变电站高精度混合定位方法，包括以下步骤：

离线训练阶段：在布设CSS定位基站后，采用CSS定位技术对变电站整体区域进行实地测量，根据测量结果将变电站划分为若干个定位区域；对所划分的各个定位区域进行位置指纹采集，存入位置指纹数据库中；

在线定位阶段：采用CSS定位和区域位置指纹定位相结合的方法获取目标的位置。

所述根据测量结果将变电站划分为若干个定位区域包括以下步骤：

采用CSS定位技术开展实地测量：测量时，将测量的位置与实际位置进行比较，当误差大于容忍值或者测量无法完成时，记录该处位置，并在附近区域采用同样的方法进行多次测量，从而获得该区域的最终范围；

各个区域范围划定后，将各区域的中心位置作为该定位区域的标识并保存。

所述测量无法完成为获取不到3个或者3个以上CSS定位基站。

所述位置指纹采集包括以下步骤：

将已划分的定位区域进行等距离网格分割，每个网格的交点处设立参考点；

在每个参考点位置采集WSN节点和WIFI节点的信号强度值，组成向量{SS_i¹，SS_i²，…，SS_i^N，SF_i¹，SF_i²，…，SF_i^M}，向量中SS和SF分别为WSN节点和WIFI节点的信号强度值，i代表第i个参考点，N和M代表区域内搜寻到的WSN和WIFI节点个数；

将参考点信号强度向量连同该点的位置信息一起作为一条指纹存入位置指纹数据库中，每个定位区域在位置指纹数据库中都有自己特定的存储区，且与各自的区域标识一一对应。

所述WSN节点和WIFI节点的信号强度值在同一参考点进行多次采集，取均值，并剔除其中波动大的信号节点。

所述在线定位阶段包括以下步骤：

由CSS定位基站测量目标位置，如果测量结果正常，则直接更新定位结果；如果测量结果出现异常，则进入区域位置指纹定位过程；