一种电力作业机具的实时定位、安全预警方法及系统与流程

本发明涉及电力管控，尤其涉及一种电力作业机具的实时定位、安全预警方法及系统。

背景技术：

1、电网中特高压交直流站设备体量大、检修作业多面广、作业风险点多，传统“人控大于机控”的管控模式存在管控覆盖面不足、作业隐患发现能力不足等问题。基于定位技术的现场作业管控大都对人员进行监管，鲜少考虑机具作业的风险预警，而一旦机具靠近带电设备时，很容易产生安全事故。即使采用定位终端对大型机具进行实时定位，在行进过程中很容易因定位精度误差造成三维地图中的方向频繁摆动，出现定位不准确等情况，无法精确的进行风险预警。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种定位和预警更精确的电力作业机具的实时定位、安全预警方法及系统。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种电力作业机具的实时定位方法，包括如下步骤：

4、(1)当首次接收到电力作业机具的初始定位坐标对时，根据初始定位坐标对计算初始中心点坐标，并将初始中心点坐标加入回归点集pc1；其中，所述定位坐标对包括头部定位坐标和尾部定位坐标，所述回归点集pc1初始值为空集；

5、(2)当非首次接收到电力作业机具的定位坐标对时，根据当前时刻的定位坐标对和转向锚点计算当前时刻的中心点坐标和机具朝向；

6、(3)判断本次是否为第二次接收到定位坐标对，若是，则执行步骤(4)，若否，则执行步骤(5)；

7、(4)将当前时刻中心点坐标加入回归点集pc1，根据初始中心点坐标和当前时刻的中心点坐标回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为当前时刻中心点在当前行驶方向上的投影点坐标，将转向锚点纠正为初始中心点在当前行驶方向的投影点，纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向，并执行步骤(8)；

8、(5)计算当前时刻中心点坐标与回归点集pc1中上一时刻的中心点坐标的距离，判断是否超出预设距离阈值dist，若否则视为电力作业机具处于静止状态，执行步骤(6)，若是则视为处于移动状态，执行步骤(7)；

9、(6)将当前时刻的中心点坐标加入回归点集pc1，并将当前时刻的定位坐标纠正为上一时刻的中心点坐标，将当前时刻的转向锚点纠正为上一时刻的转向描点，并纠正电力作业机具朝向为上一时刻的机具朝向，并执行步骤(8)；

10、(7)根据电力作业机具的潜在移动方向、机具朝向、当前行驶方向、可能行驶方向，判断电力作业机具是直线行走、转弯还是无法确定方向，并根据判断结果纠正当前时刻的定位坐标、转向锚点和电力作业机具朝向，之后执行步骤(8)；

11、(8)将纠正后电力作业机具的定位坐标和朝向作为实时定位进行输出，并返回执行步骤(2)。

12、进一步的，步骤(7)具体包括：

13、(7.1)将上一时刻中心点与当前时刻中心点的方向作为潜在移动方向，计算潜在移动方向与机具朝向之间的夹角θ，并判断夹角θ是否超过阈值angle，若否则执行步骤(7.2)，否则执行步骤(7.7)；

14、(7.2)将当前时刻的中心点作为潜在点加入潜在点集pc2，判断上一时刻的中心点是否位于潜在点集pc2中，若否则执行步骤(7.3)，若是则执行步骤(7.4)；其中，潜在点集pc2初始值为空集；

15、(7.3)将上一时刻的中心点和当前时刻的中心点加入潜在点集pc2，将当前时刻的中心点加入回归点集pc1，保持行驶方向不变，将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在行驶方向上的投影点坐标，将当前时刻的转向锚点纠正为上一时刻的转向描点，并执行步骤(8)；其中，争议点集pc3初始值为空集；

16、(7.4)将当前时刻的中心点加入潜在点集pc2，将上一时刻中心点与当前时刻中心点的方向作为潜在移动方向，判断潜在移动方向及其与当前行驶方向的夹角γ是否超过阈值angle，若否则视为直线行走，执行步骤(7.5)，否则视为转弯，执行步骤(7.6)；

17、(7.5)将当前时刻的中心点加入回归点集pc1，根据回归点集pc1回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点，将转向锚点纠正为上一时刻转向锚点在当前行驶方向的投影点，并执行步骤(8)；

18、(7.6)更新回归点集pc1＝潜在点集pc2，根据回归点集pc1回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点坐标，将转向锚点更新为潜在点集pc2的第一个点在当前行驶方向的投影点，并执行步骤(8)；

19、(7.7)根据电力作业机具的机具朝向、当前行驶方向和可能行驶方向，判断电力作业机具是否无法确定方向，并根据判断结果纠正当前时刻的定位坐标、转向锚点和电力作业机具朝向，之后执行步骤(8)。

20、进一步的，步骤(7.7)具体包括：

21、(7.7.1)判断上一时刻中心点是否位于争议点集pc3中，若否则执行步骤(7.7.2)，若是则执行步骤(7.7.3)；

22、(7.7.2)清空潜在点集pc2，并将当前时刻的中心点坐标加入回归点集pc1，根据回归点集pc1回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点坐标，将转向锚点更新为上一时刻转向锚点在当前行驶方向的投影点，纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向，并将当前中心点作为争议点加入争议点集pc3，之后执行步骤(8)；

23、(7.7.3)从争议点集pc3取最近加入的争议点，将该争议点到当前时刻中心点的方向作为可能行驶方向，计算可能行驶方向与当前机具朝向的夹角β，判断夹角β是否超过角度阈值angle，若否则执行步骤(7.7.4)，若是视为无法确定方向，执行步骤(7.7.5)；

24、(7.7.4)根据回归点集pc1回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点坐标，将转向锚点更新为上一时刻转向锚点在当前行驶方向的投影点，纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向，之后执行步骤(8)；

25、(7.7.5)保持行驶方向不变，将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点坐标，将当前时刻的转向锚点纠正为上一时刻的转向描点，将当前中心点作为争议点加入争议点集pc3，之后执行步骤(8)。

26、第二方面，提供了一种电力作业机具的实时定位系统，包括：

27、初始定位处理模块，用于当首次接收到电力作业机具的初始定位坐标对时，根据初始定位坐标对计算初始中心点坐标，并将初始中心点坐标加入回归点集pc1；其中，所述定位坐标对包括头部定位坐标和尾部定位坐标，所述回归点集pc1初始值为空集；

28、非首次定位处理模块，用于当非首次接收到电力作业机具的定位坐标对时，根据当前时刻的定位坐标对和转向锚点计算当前时刻的中心点坐标和机具朝向；

29、第一判断模块，用于判断本次是否为第二次接收到定位坐标对，若是，则执行二次定位处理模块，否则执行非二次定位处理模块；

30、二次定位处理模块，用于将当前时刻中心点坐标加入回归点集pc1，根据初始中心点坐标和当前时刻的中心点坐标回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为当前时刻中心点在当前行驶方向上的投影点坐标，将转向锚点纠正为初始中心点在当前行驶方向的投影点，纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向，并执行定位结果输出模块；

31、非二次定位处理模块，用于计算当前时刻中心点坐标与回归点集pc1中上一时刻的中心点坐标的距离，判断是否超出预设距离阈值dist，若否则视为电力作业机具处于静止状态，执行静止定位纠正模块，若是则视为处于移动状态，执行移动定位处理模块；

32、静止定位纠正模块，用于将当前时刻的中心点坐标加入回归点集pc1，并将当前时刻的定位坐标纠正为上一时刻的中心点坐标，将当前时刻的转向锚点纠正为上一时刻的转向描点，并纠正电力作业机具朝向为上一时刻的机具朝向，执行定位结果输出模块；

33、移动定位处理模块，用于根据电力作业机具的潜在移动方向、机具朝向、当前行驶方向、可能行驶方向，判断电力作业机具是直线行走、转弯还是无法确定方向，并根据判断结果纠正当前时刻的定位坐标、转向锚点和电力作业机具朝向，之后执行定位结果输出模块；

34、定位结果输出模块，用于将纠正后电力作业机具的定位坐标和朝向作为实时定位进行输出，并返回执行非首次定位处理模块。

35、进一步的，所述移动定位处理模块具体包括：

36、第一潜在移动方向判断单元，用于将上一时刻中心点与当前时刻中心点的方向作为潜在移动方向，计算潜在移动方向与机具朝向之间的夹角θ，并判断夹角θ是否超过阈值angle，若否则执行连续潜在点判断单元，否则执行机具方向判断单元；

37、连续潜在点判断单元，用于将当前时刻的中心点作为潜在点加入潜在点集pc2，判断上一时刻的中心点是否位于潜在点集pc2中，若否则执行争议纠正单元，若是则执行第二潜在移动方向判断单元；其中，潜在点集pc2初始值为空集；

38、纠正单元，用于将上一时刻的中心点和当前时刻的中心点加入潜在点集pc2，将当前时刻的中心点加入回归点集pc1，保持行驶方向不变，将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在行驶方向上的投影点坐标，将当前时刻的转向锚点纠正为上一时刻的转向描点，并执行定位结果输出模块；其中，争议点集pc3初始值为空集；

39、第二潜在移动方向判断单元，用于将当前时刻的中心点加入潜在点集pc2，将上一时刻中心点与当前时刻中心点的方向作为潜在移动方向，判断潜在移动方向及其与当前行驶方向的夹角γ是否超过阈值angle，若否则视为直线行走，执行第一定位纠正单元，否则视为转弯，执行第二定位纠正单元；

40、第一定位纠正单元，用于将当前时刻的中心点加入回归点集pc1，根据回归点集pc1回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点，将转向锚点纠正为上一时刻转向锚点在当前行驶方向的投影点，并执行定位结果输出模块；

41、第二定位纠正单元，用于更新回归点集pc1＝潜在点集pc2，根据回归点集pc1回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点坐标，将转向锚点更新为潜在点集pc2的第一个点在当前行驶方向的投影点，并执行定位结果输出模块；

42、机具方向判断单元，用于根据电力作业机具的机具朝向、当前行驶方向和可能行驶方向，判断电力作业机具是否无法确定方向，并根据判断结果纠正当前时刻的定位坐标、转向锚点和电力作业机具朝向，之后执行定位结果输出模块。

43、进一步的，所述机具方向判断单元具体包括：

44、争议点判断子单元，用于判断上一时刻中心点是否位于争议点集pc3中，若否则执行第一定位纠正子单元，若是则执行可能行驶方向判断子单元；

45、第一定位纠正子单元，用于清空潜在点集pc2，并将当前时刻的中心点坐标加入回归点集pc1，根据回归点集pc1回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点坐标，将转向锚点更新为上一时刻转向锚点在当前行驶方向的投影点，纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向，并将当前中心点作为争议点加入争议点集pc3，之后执行定位结果输出模块；

46、可能行驶方向判断子单元，用于从争议点集pc3取最近加入的争议点，将该争议点到当前时刻中心点的方向作为可能行驶方向，计算可能行驶方向与当前机具朝向的夹角β，判断夹角β是否超过角度阈值angle，若否则执行第二定位纠正子单元，若是视为无法确定方向，执行第三定位纠正子单元；

47、第二定位纠正子单元，用于根据回归点集pc1回归计算得到当前行驶方向，并将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点坐标，将转向锚点更新为上一时刻转向锚点在当前行驶方向的投影点，纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向，之后执行定位结果输出模块；

48、第三定位纠正子单元，用于保持行驶方向不变，将当前时刻的定位坐标纠正为该中心点在当前行驶方向的投影点坐标，将当前时刻的转向锚点纠正为上一时刻的转向描点，将当前中心点作为争议点加入争议点集pc3，之后执行定位结果输出模块。

49、第三方面，提供了一种电力作业机具安全预警方法，包括如下步骤：

50、在电力作业机具的头部和尾部分别安装定位终端，在室外安装定位基站；

51、定位终端基于定位基站发送的差分数据进行电力作业机具头部和尾部的定位，并发送至定位管控中心；

52、定位管控中心基于定位终端发送的定位数据，采用权利要求1-5中任意一项所述方法对电力作业机具进行定位；

53、当定位管控中心发现电力作业机具即将进入危险区域时，向定位终端下发告警数据。

54、第四方面，提供了一种电力作业机具安全预警系统，包括：

55、定位基站，包括室外基站；

56、定位终端，安装在电力作业机具的头部和尾部，用于基于定位基站进行电力作业机具头部和尾部的定位；

57、定位接入单元，与定位终端通讯，一方面下发定位基站的差分数据给定位终端，另一方面接收并解析定位终端的定位坐标数据上送至定位管控中心；

58、定位管控中心，用于基于电力作业机具定位终端发送的定位数据，采用权利要求6-8中任意一项所述系统对电力作业机具进行定位，当电力作业机具即将进入危险区域时，向定位终端下发告警数据。

59、本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明将定位终端安装在机具头部和尾部，在行进过程中，根据头部和尾部坐标进行行驶方向、机具朝向、定位坐标的实时更新，定位精度更高，不会出现朝向频繁摆动的情况，定位和预警精确度更高。