摘  要： 在高压输电线下进行GPS数据录入，不可避免受电磁场等因素的影响，一是导致伪距测量中的误差增大，使定位精度降低；二是干扰GPS信号，影响接收机的捕获和跟踪，造成GPS信号接收失败、精度降低、轨迹数据的丢包、人员巡检的监督功能失效。为此，通过GPS相位平滑伪距方法提高相对伪距观测值精度，通过设计轨迹坐标监测程序对GPS信息数据的存储情况进行定时检测，有效避免轨迹坐标数据的大量丢包，保证人员的巡检轨迹完整，对巡检人员工作起到良好的监督作用，保证高压输电线路智能巡检系统的正常运行。
关键词： 全球定位系统； 轨迹记录； 相位平滑伪距

    近年来,GPS技术在高压输电线路智能巡检中得到广泛应用，可完成测图、定位、定线等多种工作。可以极大地缩短巡检时间，加快恢复供电，对电力系统安全和经济运行具有非常重要的意义。随着电网改造的逐步深入，电力配电网技术高速发展，要科学、经济、有效地控制电网运行，必须逐步提高配电网自动化水平。电力线路的巡检是配电网自动化的重要内容之一。就目前电力行业的巡检系统而言，虽然都已实现了基本的信息化，但原有模式难以满足日益增长的事务处理、信息共享、工作协同和决策支持等方面的要求。为保证电力企业管理和业务决策更加迅速及时，采用先进的移动通信技术对于配电系统的建设非常重要。
    对国内电力企业来说，这些方式成本高，实施困难，且不易推广，同时也难以解决巡视工作中人为因素的影响。国内的电力行业在传统的人工巡检方式基础上，开始采用一些新的方式。
1 电力巡检系统
　    电力巡检系统一般分为3大子系统：后台数据管理系统、 数据通信系统和巡检终端数据采集系统。输电线路智能巡检系统嵌入在个人数据助理PDA[1] (Personal Digital Assistant,又称掌上电脑）上，巡检人员使用PDA对高压输电线路进行巡检工作。总体功能结构图如图1所示。其中，最主要部分是PDA中的输电线路只能巡检嵌入式系统，巡检人员使用该巡检系统完成输电线路巡检工作。该嵌入式系统用于实现任务管理、巡检记录和数据管理3大功能。

    任务管理包括：(1)人员确定,巡检人员通过输入用户名及密码进入输电巡检系统；(2)任务下载,PDA通过通用分组无线服务GPRS(General Packet Radio Service)或者通用串行总线USB(Universal Serial BUS)连接到后台服务器，进行任务信息下载；(3)任务定位,根据下载的任务信息确定巡检路线，并在PDA地图中高亮显示巡检线路。
    巡检记录包括：(1)GPS巡检导航,通过GPS定位，在地图中会显示当前所在位置，用户可根据地图导航巡检路线；(2)缺陷信息录入,巡检人员将有缺陷的杆塔信息根据系统给定标准录入到PDA数据库中，并拍摄现场照片；(3)人员定位,巡检人员在巡检过程中，通过GPS定位技术实时显示人员当前所在的位置； (4)轨迹记录,在巡检人员巡检过程中，系统通过GPS定位技术，将人员巡检轨迹自动保存，并在后台服务器中显示，对人员巡检工作起到监督作用。
　    数据管理包括：(1)数据查看,巡检人员可随时查看已经巡检的缺陷信息；(2)数据编辑,巡检人员可以对巡检信息中的错误信息进行删除或修改操作； (3)数据上传,巡检任务完成后,巡检人员通过GPRS或者USB连接服务器将数据上传至服务器。功能框图如图2所示。

2 GPS伪距精度提高
　　在进行巡检时，巡检人员将数据库中待巡线路的任务信息下载到掌上电脑中。巡检时掌上电脑将当前位置信息与基准定位信息进行比较，确定是否到达指定巡检点,并将巡检人员位置在PDA屏幕中显示，系统会将人员巡检轨迹的GPS信息自动存储在SD卡(Secure Digital Memory Card)中。GPS的定位准确与否将直接影响到巡检的开展和完成。为了提高巡检效率，要求GPS接收机能在短期内得到合理精度的定位[2]。可以利用载波相位的变化来平滑伪距，从而提高伪距观测定位精度，这样利于实时动态GPS导航定位。相位平滑伪距观测值的精度大约为30~60 cm，并且低高度角的卫星观测残差变化抖动较大，精度也更低，而高度角较大的卫星观测值残差较小，变化也更为平缓[3]。

    在轨迹坐标监测程序中,设置两个时间变量t1、t2及经度变量clon和纬度变量clat。在系统运行时。系统时钟会自动开始工作，同时将时间赋值给t1、t2开始计时。轨迹坐标为每20 s记录一次，考虑到巡检人员可能会在杆塔附近录入缺陷信息，所以设定每60 s监测一次。具体流程为：判断t1是否等于20 s，若t1=20 s，则录入此时的经纬度坐标，并将经纬度坐标值赋值给经度变量clon和纬度变量clat，t1清0，重新计时；若t1不等于20 s，则继续计时。判断t2是否等于60 s，若t2=60 s，则判断此时记录的经纬度坐标是否与上一次赋值给clon、clat的值一样。若与上一次赋值给clon、clat的值一样，则此次坐标采集失败，系统将报错给巡检人员“轨迹坐标录入失败”，巡检人员可原地等待系统再次录入坐标信息；若不一样，则坐标采集成功，t2清0，重新计时。若t2不等于60 s,则继续计时。通过此功能，可以有效避免轨迹坐标的录入的大量丢包现象，确保人员巡检轨迹的完整。
    GPS 定位技术实现了时间和空间的数据采集，对电力系统掌握线路的运行状况及周围环境的变化、发现设施缺陷和危及线路安全的隐患起到了非常积极的作用，保证了线路的安全和电力系统稳定。在使用PDA的输电线路智能巡检系统进行电力巡检的过程中，出现频繁的轨迹丢包、轨迹不全等现象，严重影响了输电线路巡检的质量。本文重点通过平滑双频相位平滑伪距法提高GPS精度，利用软件设计实现对GPS信息数据的定时检测，可以有效避免轨迹数据的大量丢包情况，对人员巡检工作起到良好的监督和辅助作用，保证高压线路智能巡检工作的顺利进行，提高电力智能巡检的质量，对电力系统安全和经济运行具有非常重要的意义。
参考文献
[1] 季宏亮. 基于PDA的电力标准化作业信息管理系统研究[D].重庆：重庆大学，2007.
[2] KROES R, MONTENBRUCK O, BERTIGER W, et al.Precise GRACE base line determination using GPS[J]. GPS Solution,2005(9):21-31.
[3] 叶世荣.GPS非差相位精密单点定位理论与实现[D]. 武汉：武汉大学，2002.
[4] 阳仁贵.GPS高精度快速静态定位模糊度解算理论与方法研究[D].北京：中国科学院，2005.
[5] 薛大龙，陈世帝，王韵.WindowsCE嵌入式系统开发从基础到实践[M].北京：电子工业出版社，2008.