一种gps定位仪及定位系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型实施例公开了一种GPS定位仪及定位系统，包括主机和两个或两个以上GPS定位模块，主机包括控制器和电源模块；每个GPS定位模块通过一条数据传输线与控制器连接，GPS定位模块采集定位坐标；数据传输线上的线路距离测量模块可测量任意两个GPS定位模块间的实际距离；控制器根据定位坐标、实际距离得到中心点坐标和中心点纠正参数。本实用新型实施例提供的GPS定位仪及定位系统包括多个GPS定位模块，可采集多组电网设备的定位坐标，提高定位坐标获取几率，同时提高数据的质量。GIS单元根据所接收的中心点坐标与中心点纠正参数对电网设备进行精确定位，为电网设备检修和故障点定位提供准确参考。
【专利说明】
一种GPS定位仪及定位系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及定位装置技术领域，特别是涉及一种GPS定位仪及定位系统。
【背景技术】
[0002] GIS(Geographic Information System,地理信息系统）是一种为了获取、存储、检 索、分析和实现定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统，目前，广泛应用于水利电 力、资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划等领域。其中，电力GIS是将电力设 备设施信息、电网运行状态信息、山川、城镇、公路，以及气象、地质、资源等自然环境信息集 中于一体的系统，通过GIS可查询有关数据、图象、地图、技术资料等。
[0003] GIS具有空间数据获取、数据存储与管理、数据处理与分析、数据输出与显示等功 能。其中，数据获取包括数据的采集与输入，即将系统外部的原始数据传输至系统内部，并 将原始数据的格式转换为系统内部能够识别和处理的格式。目前，GIS的数据主要来自GPS (Global Positioning System，全球卫星定位)和RS(Remote Sensing，现代遥感)技术，GIS 接收原始数据，并将获取的原始数据形成数字化地图，以供电力系统的可视化分析，此过程 中，原始数据的准确度直接影响着GIS中显示的结果的准确度。例如，GIS对电网设备的定位 与描述，需要采用定位技术采集电网设备的定位坐标，目前，多采用GPS定位仪采集电网设 备的定位坐标(经炜度数据)和图片，然后GIS根据所接收的定位坐标和图片对电网设备进 行定位和描述。
[0004] 但是，现有技术中的GPS定位仪只设有一个GPS定位模块，在采集定位坐标过程中， 气候(如云层较厚的阴天)和地理位置(如山区和建筑密集区）等因素将影响GPS的信号稳定 性，导致GPS定位仪采集的电网设备的定位坐标不准确，即存在定位偏差，从而影响GIS对电 网设备的精确定位与准确描述，阻碍了电力系统的优质化服务和智能化管理的发展。
[0005] 因此，一种可提供准确定位坐标、提高定位坐标获取几率的GPS定位仪亟待出现。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型实施例中提供了一种GPS定位仪及定位系统，以解决现有技术中GPS定 位仪对电网设备的定位坐标不准确导致GIS产生定位偏差的问题。
[0007] 为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：
[0008] -种GPS定位仪，包括主机和两个或两个以上GPS定位模块，所述主机包括控制器 和电源模块;每个所述GPS定位模块通过一条数据传输线与所述控制器连接，所述GPS定位 模块用于采集其自身所在位置的定位坐标；
[0009] 所述数据传输线上设有一线路距离测量模块，所述线路距离测量模块用于测量任 意两个所述GPS定位模块间的实际距离；
[0010] 所述控制器用于根据所述GPS定位模块采集的定位坐标、所述线路距离测量模块 测量的实际距离得到中心点坐标和中心点纠正参数，其中，所述中心点坐标为所有所述GPS 定位模块的中心点的坐标。
[0011] 优选地，所述数据传输线为柔性的数据传输线。
[0012] 优选地，所述GPS定位仪上还设有摄像头，所述摄像头与所述控制器电连接。
[0013] 优选地，所述每个所述GPS定位模块通过一条数据传输线与所述控制器连接，具体 为，所述GPS定位模块与所述数据传输线的数量均为η个，n> 1，每个所述GPS定位模块通过一 条数据传输线与所述控制器连接。
[0014] 优选地，所述主机上还设有液晶显示，所述液晶显示与所述控制器电连接，所述液 晶显示用于显示所述定位坐标、中心点坐标及中心点纠正参数。
[0015] 优选地，包括上文所述的GPS定位仪和GIS单元，GPS定位仪与GIS单元通信连接，所 述GPS定位仪用于获取所述中心点坐标、中心点纠正参数和采集图片信息并发送至所述GIS 单元；
[0016] 所述GIS单元用于根据所述中心点坐标、中心点纠正参数及图片信息对电网设备 进行定位和描述。
[0017] 由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的GPS定位仪及定位系统包括多个 GPS定位模块，可采集多组电网设备的定位坐标，提高了定位坐标获取几率，同时提高了数 据的质量。线路距离测量模块可测得任意两个GPS定位模块间的实际距离。控制器根据定位 坐标和实际距离得到中心点坐标和中心点纠正参数，并将其发送至GIS单元，GIS单元根据 所接收的中心点坐标与中心点纠正参数对电网设备进行精确定位，为电网设备检修和故障 点定位提供准确参考。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人 员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本实用新型实施例提供的一种GPS定位仪的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型实施例提供的一种GPS定位仪的数据传输图；
[0021]图3为本实用新型实施例提供的一种定位系统的结构示意图；
[0022]图1-3中的符号表示为：1-GPS定位仪，101-GPS定位模块，102-主机，103-线路距离 测量模块，104-数据传输线，105-控制器，106-液晶显示，107-电源模块，108-摄像头，2-GIS 单元。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实 用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0024] 图1为本实用新型实施例提供的一种GPS定位仪的结构示意图，如图1所示，GPS定 位仪1包括主机102、数据传输线104和两个或两个以上的GPS定位模块101，其中，主机102包 括控制器105。
[0025] 现有的GPS定位仪设置单个GPS定位模块，单个GPS定位模块仅采集一组电网设备 的定位坐标，若GPS定位模块所负责环境中的定位信号不稳定，则GPS定位模块所采集的定 位坐标的准确性将受到影响，从而影响对电网设备的准确定位。因此，本实用新型提供的 GPS定位仪设置η个GPS定位模块101，n>l，n个GPS定位模块可采集η组相互独立的电网设备 的定位坐标，提高定位坐标获取几率，同时，通过η个定位坐标对电网设进行定位，提高了定 位坐标的精确度。本实施例中，η取值为3,即GPS定位仪1包括3个GPS定位模块101，应当指 出，本领域技术人员可根据实际测试需要对η的取值进行相应调整，例如2、4或5个，其均属 于本实用新型的保护范围。
[0026] GPS定位模块101通过一条数据传输线104与控制器105连接，具体为，GPS定位模块 101与数据传输线104的数量均为η个，η>1，每个GPS定位模块101通过一条数据传输线104与 控制器105连接。本实施例中，GPS定位仪1包括3个GPS定位模块101和3条数据传输线104,每 条数据传输线104-端与控制器105连接，另一端伸出主机102与一个GPS定位模块101连接。
[0027] GPS定位模块101采集其自身所在位置的定位坐标，并将采集的定位坐标通过数据 传输线104传输至控制器105。其中，其自身所在位置的定位坐标为GPS定位模块101所在位 置的定位坐标。例如，将GPS定位模块101置于电网设备上，则GPS定位模块101采集的定位坐 标为电力设备的定位坐标。本实施例中，GPS定位模块101采用亚米级，本领域技术人员可根 据实际需要选择合适定位精确度的GPS定位模块，其均落入本实用新型的保护范围。
[0028] 数据传输线104为柔性的数据传输线，因此，GPS定位模块101可在数据传输线104 线长的范围内放置于任意处，如GPS定位模块101可放置于电网设备上或放置于距电力设备 l〇m的位置处，且每个GPS定位模块101的放置位置可单独进行，不受其他GPS定位模块101的 影响。本实施例中，GPS定位仪1包括3个GPS定位模块101，分别为第一 GPS定位模块、第二GPS 定位模块、第三GPS定位模块，在实际使用中，将3个GPS定位模块101分别放置在电网设备的 不同位置。例如，采用GPS定位仪1对杆塔的位置进行定位，将第一GPS定位模块块放置在杆 塔的左侧50m处的地面上，将第二GPS定位模块放置在杆塔右侧50m处的地面上，将第三GPS 定位模块放置在杆塔的塔顶处。
[0029]控制器105与GPS定位模块101间的数据传输线104上连接一线路距离测量模块 103,线路距离测量模块103用于测量任意两个GPS定位模块101间的实际距离，并将测量的 任意两个GPS定位模块101间的实际距离，并将测量的所有的任意两个GPS定位模块101间的 实际距离传输至控制器105。
[0030] 线路距离测量模块103测量任意两个GPS定位模块101间的真实距离，具体为，线路 距离测量模块103根据每条数据传输线两端的位置坐标，获得所连接的GPS定位模块101与 控制器105的横向偏差(X轴向坐标差)与纵向偏差(Y轴向坐标差），利用勾股定理计算任意 两个GPS定位模块101间的真实距离。
[0031] 其计算过程为，线路距离测量模块103根据数据传输线104两端的位置坐标，获得 第i个GPS定位模块与控制器105之间的横向偏差 Xi与纵向偏差yi，同样可获得第j个GPS定位 模块与控制器105之间的横向偏差Xj与纵向偏差 yj，利用勾股定理计算第i个GPS定位模块与 第j个GPS定位模块间的实际距离my，其公式如下所示：
[0032]
[0033] 其中，i、j的取值为[l，n]内的整数，且i辛j。
[0034] 本实施例中，η的取值为3,即GPS定位仪1包括3个GPS定位模块，分别为第一GPS定 位模块、第二GPS定位模块、第三GPS定位模块，计算任意两个GPS定位模块101间的实际距离 的过程如下：
[0035] 第一 GPS定位模块与第二GPS定位模±j
[0036] 第一GPS定位模块与第三GPS定位模块，u , "
_ _ . ?
[0037] 第二GPS定位模块与第三GPS定位模块
[0038]控制器105用于接收每个GPS定位模块101发送的定位坐标，并根据所有定位坐标 得到中心点坐标，其中，中心点坐标为所有GPS定位模块101的中心点的坐标。
[0039]中心点坐标的计算过程如下：
[0040] 在几何中，对于一个平面内的η边形，已知η个顶点的向量形式ν?，ν2，···νη，则其几 何中心点C的计算公式为：
[0041]
[0042] 利用此方法，将计算η组定位坐标的中心点坐标，其具体过程为，控制器105获取每 个GPS定位模块101采集的定位坐标，η个GPS定位模块101采集η组定位坐标，以η组定位坐标 作为顶点组成一个η边形，则计算η组定位坐标的中心点坐标的问题转化为计算η边形的几 何中心点的坐标。
[0043] 本实施例中，η的取值为3,即GPS定位仪1包括3个GPS定位模块101，分别为第一GPS 定位模块、第二GPS定位模块、第三GPS定位模块。每个GPS定位模块101所采集的定位坐标作 为每个顶点的坐标，计算三角形的几何中心C的坐标。例如，第一 GPS定位模块的定位坐标为 G1 (30，60)，第二GPS定位模块的定位坐标为G2(28，63)，第三GPS定位模块的定位坐标为G3 (33,59)〇
[0044] 第一步：根据每个GPS定位模块101采集的定位坐标计算原点指向每个顶点的矢 量，以零点〇(〇，〇)为原点，则其计算过程为：
[0045] 〇Gi= (30,60)-(0,0) = (30,60)；
[0046] 〇G2= (28,63)-(0,0) = (28,63)；
[0047] 〇G3= (33,59)-(0,0) = (33,59) 〇
[0048] 第二步:计算几何中心点C的向量：
[0049] 〇C = (OG1+OG2+OG3 )/3 = (30,61)；
[0050] 第三步:得到几何中心点C的坐标(30，61 )，即为中心点坐标。
[0051]为了减小定位偏差，需要对中心点坐标进行修正，控制器105根据所述GPS定位模 块101采集的定位坐标、所述线路距离测量模块103测量的实际距离得到中心点坐标得到中 心点修正参数，利用中心点修正参数对中心点坐标进行修正，减小定位偏差、提高定位精 度。
[0052]控制器105得到中心点修正参数具体为，控制器105根据GPS定位模块101采集的定 位坐标得到任意两个GPS定位模块101间的定位差距，同时，控制器105接收线路距离测量模 块103测量的实际距离，根据实际距离和定位差距可得到中心点纠正参数。
[0053]中心点纠正参数的计算过程如下：
[0054]第一步:任意两个GPS定位模块101间的实际距离，其公式如下，
[0055]
9·
[0056]其中，i、j的取值为[l，n]内的整数，且i辛j。
[0057] 第二步:计算任意两个GPS定位模块101间的定位差距，其公式如下，
[0058]
[0059]其中，a = Lati-Lat j，b = Lungi-Lungj，i、j的取值为[1，n]内的整数，且i乒 j， 6378.137为地球半径，单位为km。
[0060] GPS定位模块101采集的定位坐标为Gn (Latn，Lungn)，η = 1、2、3......，例如，G1点经 炜度为(1^^1儿11即1)，62点经炜度为〇^七2儿11即2)，63点经炜度为〇^七3儿11即3)。
[0061]第三步:计算偏移参数，其公式如下，
[0062]
Ο
[0063] 第四步:计算多个偏移参数的平均值作为中心点纠正参数P，其公式如下，
[0064]
[0065] GPS定位仪
1上还设有摄像头108,摄像头108用于拍摄电网设备的图片信息，并将 图片信息发送至控制器105。本实施例中，摄像头108为具有辅助灯光功能的广角摄像头，具 有极高的灵敏度和快速响应，能够在多种气候和多种环境中工作。
[0066] 主机102上还设有液晶显示106,液晶显示106与控制器105电连接，液晶显示106用 于显示每个GPS定位模块101采集的定位坐标及控制器105计算的中心点坐标、中心点纠正 参数。
[0067]主机102上还设有电源模块107,电源模块107用于向GPS定位仪1的其他模块提供 电能。
[0068]图2为本实用新型实施例提供的一种GPS定位仪的数据传输图，如图2所示，GPS定 位模块101采集电网设备的定位坐标，并通过数据传输线104传输至控制器105。控制器105 将GPS定位模块101采集的定位坐标传输至液晶显示106，液晶显示106对每个GPS定位模块 101采集的定位坐标进行显示。
[0069] 线路距离测量模块103测量任意两个GPS定位模块101间的实际距离，并将其传输 至控制器105。
[0070] 控制器105根据所有的GPS定位模块101采集的定位坐标、线路距离测量模块103测 量的所有的任意两个GPS定位模块101间的实际距离计算中心点坐标和中心点纠正参数，并 将计算所得的中心点坐标、中心点纠正参数传输至液晶显示106，液晶显示106对接收的中 心点坐标及中心点纠正参数进行显示。
[0071] GPS定位仪1上的摄像头108采集电网设备的图片信息，并将其传送至控制器105。
[0072] 图3为本实用新型实施例提供的一种定位系统的结构示意图，如图3所示，定位系 统包括通信连接的GPS定位仪1和GIS单元2，GPS定位仪1将中心点坐标、中心点纠正参数及 图片信息发送至GIS单元2。
[0073] GIS单元2接收中心点坐标、中心点纠正参数及图片信息，并通过中心点坐标、中心 点纠正参数及图片信息对电网设备进行精确定位和准确描述，具体为:GIS单元2接收GPS定 位仪1发送的中心点坐标、中心点纠正参数，通过中心点纠正参数对中心点坐标进行修正， 得到并显示电网设备的的修正后的定位数据。同时，GIS单元2接收GPS定位仪1发送的图片 信息，并根据图片信息显示电网设备的外形。
[0074]本实用新型实施例提供的GPS定位仪及定位系统设有多个GPS定位模块，可采集多 组电网设备的定位坐标，提高定位坐标获取几率。同时，GPS定位仪可计算多组定位坐标的 中心点坐标、中心点纠正参数，通过中心点纠正参数对中心点坐标进行矫正，得到更加准确 的定位数据，为电力抢修、故障点分析等提供准确的定位参考，为提供优质电力、电网服务 奠定基础。
[0075]为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本 实用新型时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0076]需要说明的是，在本文中，诸如"第一"和"第二"等之类的关系术语仅仅用来将一 个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之 间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些 要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设 备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除 在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0077]以上所述仅是本实用新型的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本 实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所 定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。 因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原 理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种GPS定位仪，其特征在于，包括主机（102)和两个或两个以上GPS定位模块（101)， 所述主机（102)包括控制器（105)和电源模块（107);每个所述GPS定位模块（101)通过一条 数据传输线（104)与所述控制器（105)连接，所述GPS定位模块（101)用于采集其自身所在位 置的定位坐标； 所述数据传输线（104)上设有一线路距离测量模块（103)，所述线路距离测量模块 (103) 用于测量任意两个所述GPS定位模块(101)间的实际距离； 所述控制器（105)用于根据所述GPS定位模块（101)采集的定位坐标、所述线路距离测 量模块（103)测量的实际距离得到中心点坐标和中心点纠正参数，其中，所述中心点坐标为 所有所述GPS定位模块(101)的中心点的坐标。2. 根据权利要求1所述的GPS定位仪，其特征在于，所述数据传输线（104)为柔性的数据 传输线。3. 根据权利要求1所述的GPS定位仪，其特征在于，所述GPS定位仪（1)上还设有摄像头 (108 )，所述摄像头（108)与所述控制器(105)电连接。4. 根据权利要求1所述的GPS定位仪，其特征在于，所述每个所述GPS定位模块（101)通 过一条数据传输线（104)与所述控制器（105)连接，具体为，所述GPS定位模块（101)与所述 数据传输线（104)的数量均为η个，η>1，每个所述GPS定位模块（101)通过一条数据传输线 (104) 与所述控制器(105)连接。5. 根据权利要求1所述的GPS定位仪，其特征在于，所述主机（102)上还设有液晶显示 (106)，所述液晶显示（106)与所述控制器（105)电连接，所述液晶显示（106)用于显示所述 定位坐标、中心点坐标及中心点纠正参数。6. -种定位系统，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的GPS定位仪（1)和GIS 单元(2)，所述GPS定位仪（1)与所述GIS单元(2)通信连接，所述GPS定位仪（1)用于获取所述 中心点坐标、中心点纠正参数和采集图片信息并发送至所述GIS单元(2); 所述GIS单元(2)用于根据所述中心点坐标、中心点纠正参数及图片信息对电网设备进 行定位和描述。
【文档编号】G01S19/14GK205656310SQ201620490242
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年5月26日 公开号201620490242.8, CN 201620490242, CN 205656310 U, CN 205656310U, CN-U-205656310, CN201620490242, CN201620490242.8, CN205656310 U, CN205656310U
【发明人】赵莉, 邱林, 蒲箭, 傅宏, 段立, 杨李达, 沈军
【申请人】国网重庆市电力公司客户服务中心, 江苏苏源高科技有限公司