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解析电力无人机巡检中的 RTK 技术

2019-04-22
导语:您可能对RTK技术不太了解,但您一定听过无人机行业目前最亮眼的集群编队表演,就是在空中编队动态显示文字甚至进行动态表演,一般的无人机没法做到那么精确的定位,只有利用了RTK差分技术才能做到。今天我们为大家介绍电力线巡检中用到的RTK技术。

您可能对RTK技术不太了解,但您一定听过无人机行业目前最亮眼的集群编队表演,就是在空中编队动态显示文字甚至进行动态表演,一般的无人机没法做到那么精确的定位,只有利用了RTK差分技术才能做到。今天我们为大家介绍电力线巡检中用到的RTK技术。

近几年,作为新兴的巡检工具,无人机已凭借其机动灵活、成本低、环境要求低、便于携带和运输、可带电作业、不受地形限制等诸多优势,在输电线路的日常巡检与精细化巡检作业中得到了广泛应用。

在以往各类输电线路的巡检中,特高压输电线路的巡检一直是一个“老大难“问题(特高压是指 1000 kV 及以上交流电网或 ±800 kV 及以上直流电网,如浙北-福州的 1000 kV 特高压交流输变电、昌吉-古泉的 1100 kV 特高压直流输变电)。电力线路电压等级越高,在其附近作业的无人机受到的电磁干扰就越大,越容易发生地磁信号、遥控、图传信号丢失等现象。

那么,无人机是如何克服强电磁干扰,实现高压线路巡线的呢?这就不得不提我们今天的主角——RTK 定位技术。

什么是 RTK 技术 ?

解析电力无人机巡检中的 RTK 技术

 

在认识 RTK 定位技术之前,我们需要先了解卫星定位技术,又称 GNSS(GlobalNavigation Satellite System)技术。该技术通过测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,综合多颗卫星数据,从而运算出接收机的具体位置。因为需要计算三维位置及偏差,所以需要至少 4 颗卫星。

GNSS 技术的优势是:观测时间短、提供三维坐标、操作简便、全天候工作、功能多、成本低。

目前主流的 GNSS 系统有北斗卫星导航系统(中国)、GPS(美国)、Glonass(俄罗斯)、Galileo(欧洲)等。但 GNSS 技术也有它的弊端,它可能因为各种原因产生定位误差。

解析电力无人机巡检中的 RTK 技术

 

例如:卫星星载时钟和接收机上的时钟并不能始终保持同步,这就会造成时间上的偏差信号;如果在传播过程中受到大气层和各种障碍物的反射,信号传播路径就可能变长,造成测距误差等。

这类定位误差可达米级,甚至可能超过 10 米。这样的误差,导致 GNSS 系统无法满足对定位精度要求高的行业及场景。

不过,聪明的科学家根据 GNSS 定位技术的特点,研究出 RTK 定位技术。

RTK 是 Real- time kinematic 的缩写,即实时动态,又称载波相位差分技术。RTK 是一种能够提高 GNSS 系统定位精度的技术,它能够将 GNSS 系统的定位误差缩减到厘米级。

什么是D-RTK 技术?

D-RTK 技术的应用使得无人机具有高精度的定位及抗磁干扰能力。

解析电力无人机巡检中的 RTK 技术

 

经纬 M210 RTK V2 使用的 D-RTK 使用频点:

GPS:L1/L2;GLONASS:L1/L2;BeiDou:B1/B2;Galileo:E1/E5。

首次定位时间:< 50 s,

定位精度:垂直 1.5 cm + 1 ppm(RMS);

水平 1 cm + 1 ppm(RMS)。

*1 ppm 是指飞行器每移动 1 km 误差增加 1 mm。

当无人机进入变电站、铁矿等强干扰的飞行区域时,即使无人机使用 RTK 定位技术,强大的磁场依然会干扰无人机的电子罗盘,使其无法准确判断航向,导致悬停位置发生偏移,增加飞行危险性。

解析电力无人机巡检中的 RTK 技术

 

针对此种情况,将双天线测向技术应用到无人机 RTK 定位技术上,创造性地推出了 D-RTK 高精度导航定位技术。

原有的无人机 RTK 定位技术只有一根天线,仅能获得流动站与基准站的精准位置关系,无法提供准确的流动站航向信息。而双天线测向技术在流动站一根天线的基础上另外又增一根天线,流动站分别将两路信号接收解算后,以其中一路接收天线的数据做基准,向另一路接收天线发送解算修正信息,完成天线 2 跟天线 1 的相对精准定位,从而获得两根天线之间的相对矢量。

解析电力无人机巡检中的 RTK 技术

 

该矢量经过数据处理后可为无人机提供航向信息,使无人机获得高精度的二维信息,即位置与航向信息。天线之间的相对距离越远,定向精度越高。

 

 

D-RTK 技术在电力巡检中的应用,为无人机带来了更强大的抗磁干扰能力与精准定位能力,即使在特高压输电线路等磁场干扰较强的区域,也依然能靠近电力设施,在电子罗盘受扰后提供精准航向信息,保证定位精度,降低飞行风险、提高作业效率。

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