[0001] 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。

[0002] 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。

[0068] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0069] 实施例一

[0070] 本发明实施例提供了一种电力作业机具的实时定位方法，如图1、2所示，包括如下步骤：

[0071] S1、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P0坐标，并将初始中心点P0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；还包括初始化潜在点集PC2和争议点集PC3为空集；

[0072] S2、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F；

[0073] S3、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S4，否则执行步骤S5；

[0074] S4、将当前时刻的中心点P加入回归点集PC1，根据初始中心点P0坐标和当前时刻的中心点P坐标回归计算得到当前行驶方向D，并将转向锚点TP纠正为初始中心点P0在当前行驶方向D的投影点P0’，将当前时刻的定位坐标LC纠正为中心点P在当前行驶方向D上的投影点P’坐标，将电力作业机具朝向F纠正为当前行驶方向D，并执行步骤S8；

[0075] S5、计算当前时刻中心点P坐标与回归点集PC1中存储的上一时刻的中心点P1坐标的距离d，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S6，若是则视为处于移动状态，执行步骤S7；

[0076] S6、将当前时刻中心点P坐标加入回归点集PC1，并将当前时刻的定位坐标LC纠正为上一时刻的中心点P1坐标，将当前时刻的转向锚点TP纠正为上一时刻的转向描点TP1，并纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向，并执行步骤S8；

[0077] S7、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中心点坐标、转向锚点和电力作业机具朝向，之后执行步骤S8；

[0078] S8、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S2。

[0079] 具体实施时，如图3、4所示，步骤S7可以按照如下方式实现：

[0080] S71、将上一时刻中心点P1与当前时刻中心点P的方向D(P1‑P)作为潜在移动方向，计算潜在移动方向与机具朝向F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S72，否则执行步骤S77；

[0081] S72、将当前时刻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S73，若是则执行步骤S74；

[0082] S73、将上一时刻的中心点P1和当前时刻中心点P加入潜在点集PC2，将当前时刻中心点P加入回归点集PC1，保持行驶方向不变，将当前时刻定位坐标LC纠正为当前时刻中心点P在行驶方向上的投影点P’坐标，将当前时刻的转向锚点TP纠正为上一时刻的转向描点TP1，并执行步骤S8；

[0083] S74、将当前时刻中心点P加入潜在点集PC2，将上一时刻中心点P1与当前时刻中心点P的方向作D(PC2)为潜在移动方向，判断潜在移动方向及其与当前行驶方向D的夹角γ是否超过阈值ANGLE，若否则视为直线行走，执行步骤S75，否则视为转弯，执行步骤S76；

[0084] S75、将当前时刻中心点P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D’，并将当前时刻定位坐标LC纠正为中心点P在当前行驶方向D’的投影点P’，将转向锚点TP纠正为上一时刻转向锚点TP1在当前行驶方向D’的投影点TP1’，并执行步骤S8；

[0085] S76、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D’，并将当前时刻定位坐标LC纠正为中心点P在当前行驶方向D’的投影点P’，将转向锚点TP纠正为潜在点集PC2的第一个点在当前行驶方向D’的投影点TP1’，并执行步骤S8；

[0086] S77、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中心点坐标、转向锚点和电力作业机具朝向，之后执行步骤S8。

[0087] 具体实施时，如图5、6所示，步骤S77可以按照如下方式实现：

[0088] S771、判断上一时刻中心点P1是否位于争议点集PC3中，若否则执行步骤S772，若是则执行步骤S773；

[0089] S772、清空潜在点集PC2，并将当前时刻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D’，并将当前时刻定位坐标LC纠正为中心点P在当前行驶方向D’的投影点P’坐标，将转向锚点TP更新为上一时刻转向锚点TP1在当前行驶方向D’的投影点TP1’，纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向D’，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S8；

[0090] S773、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P的方向作为可能行驶方向D(PC3)，计算可能行驶方向与当前机具朝向F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S774，若是视为无法确定方向，执行步骤S775；

[0091] S774、根据回归点集PC1回归计算得到当前行驶方向D’，并将当前时刻定位坐标LC纠正为中心点P在当前行驶方向D’的投影点P’坐标，将转向锚点TP更新为上一时刻转向锚点TP1在当前行驶方向D’的投影点TP1’，纠正电力作业机具朝向为当前行驶方向D’，之后执行步骤S8；

[0092] S775、保持行驶方向不变，将当前时刻定位坐标LC纠正为中心点P在当前行驶方向的投影点P’坐标，将当前时刻的转向锚点TP纠正为上一时刻的转向描点TP1，将当前中心点作为争议点加入争议点集PC3，之后执行步骤S8。

[0093] 其中，所述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，具体包括：

[0094] 将定位坐标对中的坐标转换成墨卡托平面投影坐标；并根据定位坐标对转换后的墨卡托平面投影坐标计算当前时刻中心点坐标；

[0095] 按照下式计算当前时刻中心点在当前行驶方向上的投影点；

[0096] x′o＝(xo+m(yo‑b))/(1+m2)

[0097] y′o＝mxo+b

[0098] 式中，(x′o,y′o)表示当前时刻中心点在当前行驶方向上的投影点坐标,(xo,yo)表示当前时刻中心点坐标，m和b分别表示当前行驶方向的斜率和截距；

[0099] 计算转向锚点到当前时刻中心点的投影点的向量，作为机具朝向。

[0100] 所述根据回归点集PC1回归计算得到当前行驶方向，具体包括：

[0101] 计算回归点集PC1中所有点x坐标值和y坐标值的平均值

[0102]

[0103]

[0104] 式中，n为回归点集PC1中点的数量，(xi,yi)表示第i个点的坐标；

[0105] 根据回归点集PC1和平均值 按照下式计算斜率m；

[0106]

[0107] 将计算得到的斜率m代入下式，计算得到截距b；

[0108]

[0109] 根据斜率m和截距b，生成当前行驶方向的直线表达式：

[0110] y＝mx+b。

[0111] 实施例二

[0112] 本实施例提供了一种电力作业机具的实时定位系统，包括：

[0113] 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；

[0114] 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；

[0115] 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；

[0116] 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；

[0117] 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；

[0118] 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；

[0119] 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；

[0120] 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。

[0121] 其中，所述移动定位处理模块具体包括：

[0122] 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；

[0123] 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；

[0124] 争议判断单元，用于判断上一时刻的中心点是否位于争议点集PC3中，若是，则清空争议点集PC3，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；

[0125] 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；

[0126] 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；

[0127] 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；

[0128] 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。

[0129] 其中，所述机具方向判断单元具体包括：

[0130] 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；

[0131] 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；

[0132] 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；

[0133] 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；

[0134] 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。

[0135] 本发明实施例所提供的系统可以用于执行本发明实施例一所提供的方法，具备执行方法相应的功能和有益效果。未详尽之处参照方法实施例，不再赘述。

[0136] 值得注意的是，上述系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

[0137] 以上所描述的实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以只通过硬件实现，只要能实现功能或作用都可以。

[0138] 实施例三

[0139] 本发明实施例提供了一种电力作业机具安全预警方法，包括如下步骤：

[0140] 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；

[0141] 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；

[0142] 定位管控中心基于定位终端发送的定位数据，采用实施例一所述方法对电力作业机具进行定位；

[0143] 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。

[0144] 本发明实施例实现了电力作业机具安全预警，定位时采用了实施例一的方法，从而实现精确的预警。

[0145] 实施例四

[0146] 本发明实施例提供了一种电力作业机具安全预警系统，包括：

[0147] 定位基站，包括室外基站；室外北斗RTK基站，于电力北斗基准站覆盖的区域，无须自建RTK基站，采用电力北斗服务代替；

[0148] 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；定位终端集成了IC芯片支持NFC读卡；

[0149] 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；

[0150] 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。

[0151] 应当了解，以上实施例和说明书中描述的只是本发明的原理、主要特征和本发明优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明保护范围内。