风电场室外北斗定位与机舱内蓝牙定位、变电站UWB定位统一融合算法可行性研究

风电场室外北斗定位与机舱内蓝牙定位、变电站UWB定位统一融合算法可行性研究

席原魁

（重庆清电新能源开发有限公司，重庆 400000）

摘要：本文提出了一种北斗定位、蓝牙定位、UWB定位融合算法的方案，通过测量风机北斗信号强度、蓝牙信号强度、UWB信号信号强度，精准进行定位方式切换，切换速度小于2秒，用于风机室外北斗定位、舱内蓝牙定位快、变电站UWB定位快速切换。

关键词：北斗信号、蓝牙信号、UWB信号。

0引言

风力发电机组的工作环境相对比较恶劣，一般地处偏远地区，风机机舱内金属遮挡、密闭空间，信号反射放大严重，风力发电机组无线电干扰频繁，会造成定位长时间卡顿不动[1]。通过研究机舱内蓝牙信号强度、反射功率，信号干扰源频率等措施，进行信号过滤，避免定位长时间卡顿，提升定位精准度，准确知道风机巡检人员位置为安全护航[2]。

1研究背景

风力发电是我国发展最快的绿色能源技术，在西南地区风力资源丰富的山顶，大多陆地风电场已完成建设。为保证风电场的正常运行，需要定期进行维护、检查[3]。完成一次风机巡检，巡检人员往往要开车数十公里，路途险峻，少有人烟，在执行任务过程中遇到紧急情况时，很难及时预警，同时风机的维护检查工作内容繁多，如何保证机舱内人员安全，机舱内巡检是否到位，故对进入风机机舱内人员进行定位[4]。

2研究目标

为研究风电机舱外北斗信号、机舱内蓝牙信号、变电站UWB超宽带信号，机舱内外的无线电干扰信号功率、频谱、信号源强度、干扰源种类，无线测距等特制定一套适合监测机舱内外信号源方案，根据监测值提供一套多定位技术融合切换算法，实现机舱内、机舱外、变电站多种定位技术融合和区分的定位算法方案。

项目的实施有助于定位系统在野外风电场所的应用，实时了解风机巡检维护人员位置情况，提高运维巡检人员的工作准确性，工作安全性、工作及时性。

3可行性研究

该项目选取1台风力发电机组，在距离机舱门外3米部署蓝牙信标一颗，机舱门内1米处部署蓝牙信标1颗，机舱发电机组1米处部署蓝牙信标1颗，变电站四周部署UWB信标4颗，通过蓝牙信号探测、北斗信号探测、UWB信号探测进行信号收集处理分析，主要运用到信号过滤、频谱变换、抗干扰算法等手段进行信号分析。

3.1信号载波处理

文中采用快速傅里叶变换，信号载波分析如图1所示。

图1 信号载波

N为载波因子、T为信号持续时间，接收信号端根据同步信号进行系统同步及测距。根据接收后的模型得出到噪声信号模型进行分析。

A为信号传输后的幅值，n(t）为噪声。

3.2信噪比分析

信噪比分析如图2和图3所示。

图2信号噪音

图3 子载波数

3.3数据分析

通过信噪比分析，载波数量越大，精度越高。频域间隔越高、噪声比一致情况下，频域间隔在0.6附近精度越高。

4结束语

基于所测试数据，收集信号源越多情况下，载波分析定位精度越高，定位算法中可通过提高采集频率、增加设备发射信号源，信号噪声滤波（卡尔曼），增加定位精度。

当多种定位信号参与定位算法中，则以时间和频率的稳定性、定位精度测距、连续定位间隔进行算法解算，多种算法比对，比对方式模拟实际真实环境，连续定位结果〉单次定位结果〉定位测距有效值〉定位信号稳定性。通过算法优化、泛精度感知、可以做到定位精度提高、定位算法切换顺畅，满足复杂环境使用需求。

参考文献

[1]邓瑶，宿梦嘉.基于WSN的煤矿数据采集监控及井下定位系统的设计[J].电子设计工程，2019，27（20）：30-87.

[2]李建军.GPS技术在电力工程勘测中的应用分析[J].山西建筑，2015，35：204～2.

[3]徐绍铨等．GPS测量原理及应用．武汉测绘科技大学出版社．1998.10.

[4]马瑞.分析短距离无线通信主要技术与应用[J].通讯世界,2015(11):80-96.

作者简介：席原魁（1968.12-）男，汉族，山西人，高级工程师，主要从事水电，火电，新能源安全生产技术管理。