GNSS在架空输电线路终勘中应用论文

GNSS在架空输电线路终勘中的应用摘要本文讲述了全球导航卫星系统（gnss）的原理及现状，介绍了gnss-rtk在广东地区架空输电线路终勘中的应用情况，指出gnss在工程应用中的优势及问题，并探讨了解决的方法。

关键词gnss 电力线路终勘应用
中图分类号：f407.61 文献标识码：a 文章编号：
1 引言
gnss是global navigation satellite system的缩写，中文译名为全球导航卫星系统。

gnss从一问世起，就不是一个单一星座系统，而是一个包括gps、glonass等在内的综合星座系统。

世界上多套全球卫星导航定位系统并存（见表1所示），其相互之间的制约和互补将是各国大力发展全球导航定位产业的根本保证，同时各个系统之间的竞争会使用户得到更稳定的信号、更优质的服务。

表1 世界上的卫星导航系统
目前成熟商用的全球卫星导航系统是gps和glonass两个系统，因此常见的gnss的终端接收机，如trimble公司的r8 gnss、leica 公司的1250 gnss和viva gnss等，多数都是只支持gps和glonass 双系统的gnss接收机。

本文介绍gnss在电力工程测量中的应用，也是基于支持gps和glonass双系统的gnss接收机的。

进入二十一世纪，我国自行研制的北斗卫星导航系统（包括北斗和北斗二号）
发展十分迅速，截止2012年10月一个导航卫星网络已构建完成，覆盖中国以及大部分亚太地区。

2013年上半年，北斗卫星导航系统将正式提供服务，并计划在2015年全部建成整个导航系统。

北斗卫星导航系统是继美国gps和俄罗斯glonass之后第三个成熟的全球卫星导航系统。

2gnss工作原理
2.1 gps导航系统
gps导航系统由空间部分、地面控制系统和用户设备部分组成。

空间部分是由24颗卫星组成，包括21颗工作卫星和3颗备用卫星。

卫星位于距地表20200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上（每个轨道面4 颗），轨道倾角为55°。

卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星。

地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（colorado. springfield）。

地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。

用户设备部分即gps 信号接收机。

gps导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收
机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

gps系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的c/a码和军用的p(y)码。

c/a码频率1.023mhz，重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；p码频率10.23mhz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。

而y码是在p码的基础上形成的，保密性能更
佳。

在2000年5月，美国取消了sa（selective availability，选择可用性）政策，现在实时差分的gps精度达到米级甚至亚米级。

2.1 glonass导航系统
glonass导航系统由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。

glonass星座的设计方案由27颗工作星和3颗备份星共30颗卫星组成，30颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上，这三个轨道平面两两相隔120度，每个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45度，轨道高度2.36万公里，运行周期11小时15分，轨道倾角56度。

目前有24颗卫星正常工作、3颗维修中、3颗备用、1颗测试中。

地面支持系统由系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站（含激光跟踪站）和外场导航控制设备组成。

地面支持系统的功能由前苏联境内的许多场地来完成。

随着苏联的解体，glonass系统由俄罗斯航天局管理，地面支持段已经减少到只有俄罗斯境内的场地了，系统控制中心和中央同步处理器位于莫斯科，遥测遥控站位于圣彼得堡、捷尔诺波尔、埃尼谢斯克和共青城。

用户设备即glonass接收机。

glonass系统使用频分多址(fdma)的方式，每颗glonass卫星广播两种信号，l1和l2信号。

glonass卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：s码和p码。

俄罗斯对glonass系统采用了军民合用、不加密的开放政策。

完整glonass系统的设计定位精度为10米，目前利用差分技术glonass的定位精度在3米以内。

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3 gnss工作原理
gnss接收机要做到同时接收gps和glonass 卫星的定位信息，必须克服glonass与gps在技术方面的不同点，使得两个系统兼容并收。

具体的说，两者有以下几点不同之处：
（1）卫星发射频率不同。

gps的卫星信号采用码分多址体制，每颗卫星的信号频率和调制方式相同，不同卫星的信号靠不同的伪码区分。

而glonass采用频分多址体制，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。

基于这个原因，glonass可以防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，因而，具有更强的抗干扰能力。

（2）坐标系不同。

gps使用世界大地坐标系（wgs-84），而glonass 使用前苏联地心坐标系（pz-90）。

（3）时间标准不同。

gps系统时与世界协调时相关联，而glonass 则与莫斯科标准时相关联。

在gps和glonass定位系统中，虽然信号载频、调制方式以及电文格式上有诸多不同，但基本的定位原理却是相同的。

gnss接收机同时接收gps和glonass 卫星的定位信息，把两个系统的可用卫星带入导航解算模块进行解算，最终得到精确定位结果。

3gnss的工程应用
广东省的地貌类型复杂多样，其面积约六成为山地和丘陵，气候属于东亚季风区，山地植被以常绿针-阔叶混交林为主，常见的有松树、桉树。

由于广东省是全国第一经济大省，对电力需求很大，2000年以后南方电网公司加快了西电东送工程建设，大量的500kv 及以上的输电线路工程需要进行终勘定位测量。

西电东送的走廊基
本由肇庆、云浮和清远三市进入广东省，而这三市的地形八成以上属于山地和丘陵，山高林密，给终勘工作带来很大的困难。

在2007年以前，我院用于终勘定位的gps接收机是leica公司的1230，由于是单一的gps系统接收机，塔位定位时经常需要砍伐大片的林木才能使得接收机收敛获得精确定位数据。

此外，中午11时至14时经常遇到由于gps卫星的gdop值过大而无法进行观测，严重影响工作效率。

因此，我院于2007年开始引进gnss接收机，在利用gnss-rtk完成大量的架空输电线路终勘定位工程后，gnss 接收机得到了推广，截止目前共拥有trimble公司的r8、leica公司的1250和viva等型号的gnss接收机几十台。

以2006年的某±500kv直流线路工程终勘定位和2007年的某±800kv直流线路工程终勘定位为例进行对比，两条输电线路在广东省境内的走向基本一致，最近处仅100多米。

在清远市区北侧高山区，±500kv线路每个塔位平均需要砍树8棵，而±800kv线路只需要砍树2棵。

同时，经过比较，gnss-rtk比gps-rtk获得固定解的时间快了很多。

4gnss的优势及问题。