[发明专利]应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测系统、方法

权利要求书

1.一种应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测方法，其特征在于，包括步骤：

将倾角传感器安装于待提升输电塔的塔顶中部，通过有线通信方式将倾角传感器测得的xyz三个方向的加速度值传输至处理器，处理器计算出偏角值，并利用卡尔曼滤波算法处理偏角值数据，最后将数据由无线传输模块输出到地面控制端。

2.根据权利要求1所述的应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测方法，其特征在于，在将倾角传感器安装于待提升输电塔的塔顶中部后，对安装后的角度作标定，设为基础平衡角度0°。

3.根据权利要求1所述的应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测方法，其特征在于，在待提升输电塔的塔顶中部设有至少一个传感器，处理器将所有倾角传感器得出的数据取平均值用于后面的计算。

4.根据权利要求1所述的应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测方法，其特征在于，所述的计算偏角值步骤如下：三个轴向的加速度值即物体的重力反映在每个轴上的分量，以X轴为正方向，则物体姿态的滚转角α和俯仰角β分别为绕X轴和Y轴的旋转角度，a_x、a_y、a_z分别代表倾角传感器测量出的对应x、y、z轴的加速度分量，则：

测量轴Z轴正面向上，测量轴X轴是与输电线路的方向一致,以如下公式计算得杆塔相对于绝对z轴的倾角：

通过弧度角转换，得到杆塔偏角值。

5.根据权利要求1所述的应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测方法，其特征在于，所述利用卡尔曼滤波算法处理偏角值数据，方法如下：实时的从倾角传感器读取三个轴的加速度值，并实时计算偏角值，在一个相对较短的Δt得到角值数据序列；

振动噪声为高斯分布，用一个线性微分方程来描述，其中，状态参量标记为X，系统参量分别标记为A、B、H，预测参量标记为Q，测量参量标记为R，实际测量结果标记为Z；

使用卡尔曼滤波对倾角值序列进行迭代，其所受到的震动噪声干扰服从高斯分布，用线性微分方程描述；

预测倾角值，在初始状态下计算预测值的协方差后计算当前最优值及最优值的协方差，并以此方法将所有数据迭代完毕，即得滤波后的倾角值。

6.一种应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测系统，其特征在于，包括处理器、倾角传感器、供电系统、无线传输模块，倾角传感器安装于待提升输电塔的塔顶中部，倾角传感器通过有线传输模块与处理器进行通信，供电系统为监测系统各个部分进行供电，处理器内加载有权利要求1-5任一项所述卡尔曼滤波偏角监测方法的软件模块，处理器通过无线传输模块将处理后数据发送给地面控制端。

7.根据权利要求6所述的应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测系统，其特征在于，所述供电系统采用太阳能供电系统。

8.根据权利要求6所述的应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测系统，其特征在于，所述无线传输模块采用2.4/5.8GHz模块。

9.根据权利要求6所述的应用于输电塔液压提升的卡尔曼滤波偏角监测系统，其特征在于，所述倾角传感器通过可调式机械结构安装于待提升输电塔的塔顶中部，所述可调式机械结构包括多孔钢板，多孔钢板通过主材连接件固定在塔顶主材上，多孔钢板之间通过螺栓螺母连接固定，连接孔位根据主材之间距离可调，倾角传感器通过螺栓螺母锁附在多孔钢板上，由此将倾角传感器固定于塔身主材上。