张 蒙，高 嵩，李 琛

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003；2.国网山东省电力公司禹城市供电公司，山东 禹城 251200）

0 引言

传统的变电站主要依靠值班员进行人工巡检，存在意外风险发生频次高、巡视效率低等缺点［1-2］。随着自动化、物联网和人工智能等技术的迅速发展，使用机器代替人工，进行电力设备巡检已经成为数字化变电站的重要趋势［3-5］。其中，实时定位系统为巡检机器人的运动控制系统提供连续、实时、精确的位置、航向等导航信息，使其沿预定的路径行驶并完成检测任务［6-7］，是其实现高压设备智能巡检的关键技术之一［8］。

在变电站环境中，巡检机器人近似在二维平面中运动［9］。因此，相对于俯仰角和横滚角，对航向角的输出精度和输出频率有更高的要求。全球定位系统（Global Positioning System，GPS）可以为用户提供全球范围内的实时位置和速度信息［10］。GPS 定位基于卫星测距原理，没有累积误差，其长期性能优异［11］。但是，在变电站多遮挡和复杂电磁环境下，卫星信号容易受到干扰，使得定位性能下降甚至失效。另外，GPS 输出的航向角信息是根据载体的速度方向推算的，静止状态下航向角无输出。基于GPS 存在随机噪声、易受到干扰、只能动态输出航向等特性，单依靠GPS 传感器，无法满足巡检机器人对航向输出的精度、稳定性和连续性要求。光纤陀螺仪是一种可提供高精度高频率角速度输出的惯性器件［12］。通过对角速率进行积分可获得航向变化信息。陀螺仪的航向输出几乎不受外部干扰，具有良好的平滑度、较高的更新频率和短时精度［13］。……