(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211079530.0 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 国网湖南省电力有限公司 地址 410004 湖南省长 沙市天心区新韶东 路398号 申请人 国网湖南省电力有限公司超高压 输 电公司　 国家电网有限公司 (72)发明人 刘兰兰　李勃铖　何智强　刘钢　 王振宇　李稳　牛荃　彭沙沙　 席崇宇　邹德华　彭铖　 (74)专利代理 机构 长沙永星专利商标事务所 (普通合伙) 43001 专利代理师 周咏　米中业(51)Int.Cl. G01C 21/18(2006.01) G01C 21/16(2006.01) G01C 21/20(2006.01) G01L 5/10(2020.01) G01D 21/02(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/15(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 输电线路姿态实时监测方法及监测系统 (57)摘要 本发明公开了一种输电线路姿态实时监测 方法， 包括获取输电线路上各个监测点的实时三 维状态数据并预处理得到预处理数据； 计算得到 线路水平姿态角； 计算得到线路各监测点的各轴 姿态角并校正得到测量矩阵和状态 转移矩阵； 更 新得到最新的姿态增益矩阵和误差协方差矩阵； 采用姿态增益矩 阵和误差协方差矩 阵修正各轴 姿态角得到各个监测点的运动姿态和运动幅度； 根据运动姿态和运动幅度进行变换和三维建模 得到输电线路姿态的实时监测结果。 本发明还公 开了一种实现所述输电线路姿态实时监测方法 的监测系统。 本发明不仅实现了输电线路姿态的 实时监测， 而且可靠性高， 精确性好且适用范围 广。 权利要求书7页 说明书18页 附图7页 CN 115435786 A 2022.12.06 CN 115435786 A 1.一种输电线路姿态实时监测方法， 包括如下步骤： S1.获取输电线路上 各个监测点的实时三维状态数据； S2.对步骤S1 获取的数据进行 预处理， 得到预处 理数据； S3.根据步骤S2得到的预处 理数据， 计算得到线路水平姿态角； S4.根据步骤S3得到的线路水平姿态角， 计算得到线路各监测点的各轴姿态角； S5.采用卡尔曼 滤波算法进行 数据漂移的校正， 得到测量矩阵和状态转移 矩阵； S6.根据步骤S5得到的测量矩阵和状态转移矩阵进行状态更新， 得到最新的姿态增益 矩阵和误差协方差矩阵； S7.采用步骤S6得到的姿态增益矩阵和误差协方差矩阵， 对步骤S4得到的各轴姿态角 进行修正， 得到各个监测点的运动姿态和运动幅度； S8.根据步骤S7得到的各个监测点的运动姿态和运动幅度， 进行变换和三维建模， 从而 得到输电线路姿态的实时监测结果。 2.根据权利要求1所述的输电线路姿态实时监测方法， 其特征在于步骤S1所述的获取 输电线路上 各个监测点的实时三维状态数据， 具体包括如下步骤： 采用三轴陀螺 仪， 实时获取输电线路上 各个监测点的运动角速度数据； 采用三轴加速度计， 实时获取输电线路上 各个监测点的运动加速度数据； 采用三轴磁强计， 实时获取输电线路上 各个监测点的运动磁场变化数据； 采用气压传感器， 获取气压高度信息； 采用拉力传感器获取输电线路的拉力 信息； 步骤S2所述的对步骤S1 获取的数据进行 预处理， 得到预处 理数据， 具体包括如下步骤： 针对每个监测点， 采用去均值法对采集的N个数据进行常值偏差校正， 得到校正后的数 据x′i为 其中xi为校正前的原 始数据， N 为数据个数。 3.根据权利要求1所述的输电线路姿态实时监测方法， 其特征在于步骤S3所述的根据 步骤S2得到的预处 理数据， 计算得到线路水平姿态角， 具体包括如下步骤： 对于每一个监测点， 均进行如下步骤： 建立导航坐标系xn‑yn‑zn和监测点坐标系xb‑yb‑zb， 导航坐标系和监测点坐标系之间 的 关系为： 导航坐标系xn‑yn‑zn绕zn轴旋转航向角 ψ， 得到第一导航坐标系x'n‑y'n‑z'n； 然后第 一导航坐标系x'n‑y'n‑z'n绕y'n轴旋转翻滚角γ， 得到第二导航坐标系x'n'‑y'n'‑z'n'； 然 后， 第二导航坐标系x'n'‑y'n'‑z'n'绕x'n'轴旋转俯仰角 θ， 得到监测点 坐标系xb‑yb‑zb； 得到姿态转换矩阵 为 式中γ为翻滚角， ψ为 航向角， θ 为俯仰角； 在xn‑yn‑zn坐标系下， 初始静止状态时， 三轴加速度计测得的重力加速度值ag在三轴上权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 115435786 A 2的表示为 g为重力加速度值； 当导线运行后， 监测点位置产生水平姿态角， 对 应的加速度值a1表示为 ax为x轴的加速度值， ay为y轴的加 速度值， az为z轴的加 速度值； 此时， 三轴加速度计 的输出 为 所 述的水平姿态角包括俯仰角 θ和翻滚角γ； 初步解算得到水平姿态角的结果 为 4.根据权利要求3所述的输电线路姿态实时监测方法， 其特征在于步骤S4所述的根据 步骤S3得到的线路水平姿态角， 计算得到线路各监测点的各轴姿态角， 具体包括如下步骤： 对于每一个监测点， 均进行如下步骤： 将姿态转换矩阵 利用四元 数[q0 q1 q2 q3]表示为： 式中q0～q3为四元数； 利用三维加速度计确定初始水平姿态角γ0和 θ0的值， 同时设置初始航向角 ψ0＝0； 根据 四元数和欧拉角的转 化关系， 得到初始姿态四元 数 为权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 115435786 A 3