放电性故障点定位用到达时间差估算方法在多径传播环境中的适用性

输配电设备绝缘材料的劣化会导致火花放电的产生。较强放电所激发的电磁波会对线路周边的通信设备及电磁环境造成影响。为避免对通信设备造成电磁干扰,需及时准确地探查此类放电性故障点的位置。在基于超高频定位方法中,由于电力设备金属表面会引起电磁波反射,致使到达定位用天线阵列的电磁波信号经历多径传播。天线所采集到的电磁波波形中包含了大量干扰成分,导致定位准确度较差,无法满足定位需求。深入研究各种到达时间差的估算方法及基于到达时间差估算结果的定位算法,并通过数值仿真研究其在多径传播环境中的适用性及定位准确度。

基于射频相位的两步测距法

针对多径传播造成基于射频信号相位信息测距不准确问题,提出了一种基于双标签的两步测距法。每一待定位目标上附着两个标签。在单频副载波调幅调制方式下,首先,提取载波信号的卷叠相位信息,计算标签在载波半波长范围内与阅读器的距离值,得到细测距估计值;然后,提取副载波信号的展开相位信息,根据展开相位估计标签与阅读器相距距离中包含的载波半波长的整倍数;其次,计算两个标签对应整倍数的平均值,将该平均值倍的载波半波长距离作为两个标签与阅读器之间距离的粗测距估计值;最后,将粗测距与细测距的估计值相叠加得到双标签最终的测距估计值。另外,为了降低硬件设施成本,提出了基于单阅读器和双标签的几何定位方法。仿真实验结果表明,在复杂多径传播环境中,与直接基于副载波信号相位信息测距相比,基于双标签的两步测距法平均测距误差约降低了35%,最终平均定位误差约为0.43 m,最大误差约为1 m,有效提高了相位法在定位技术中的精度,并降低了硬件成本。