本发明适用于中小型光伏电站中巡检无人机的精密单点定位，具体涉及ppp-b2b广播电文的应用、针对多径组合的多径效应的抑制和针对状态噪声以及观测噪声协方差改进的卡尔曼滤波估计方法及装置。
背景技术：
0、技术背景
1、针对较为偏远的中小型光伏电站，常常会遇到通信网络不佳的情况。因此通过通信网络的方式来获取国际gnss服务组织(international gnss service，igs)提供的精密钟差和精密轨道产品，为光伏电站巡检无人机提供精密单点定位服务。在出现通信网络状况不好的时候，信号传输会出现延迟、丢包等问题，从而影响定位精度，进而导致定位数据的可靠度下降。
2、我国在2020年8月发布了《北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件精密单点定位服务信号ppp-b2b(1.0版)》，ppp-b2b信号由三颗地球静止轨道(geo)卫星播发，并包含有北斗三号系统和其他全球卫星导航系统(gnss)的卫星轨道和卫星钟差等改正参数。通过这种方式，成功解决了精密单点定位过度依赖通信网络的问题。这一技术可用于中国及其周边地区的高精度精密单点定位，为相关领域提供了更加准确和实时的导航服务。
3、卫星定位中的多径效应是指由于信号在传播过程中发生反射、折射等现象，导致接收器收到多个路径上的信号。这些额外的路径可以是信号经过建筑物、地形、树木等障碍物的反射或绕射而形成的。多径效应会对卫星定位系统造成干扰和误差，影响定位的精度和可靠性。在中小型光伏电站，卫星信号在传播过程中部分信号会被反射或折射。反射或折射后的信号朝着不同的方向传播，并重新与接收器相遇。接收器会接收到来自直达路径和多个反射路径的信号。因此信号在到达接收器时可能存在时延差异，进而影响巡检无人机的定位精度。
4、对于ppp的数据处理，通常采用滤波的方式进行参数估计。卡尔曼滤波是一种最小方差估计方法，它是一种最优估计理论，基于参数的旧信息和新的测量数据，通过递推算法更新状态参数。在计算过程中，仅存储来自前一个时期的状态参数估计以及方差和协方差信息。但是在中小型光伏电站，巡检无人机在工作期间周边的环境变化会引起状态噪声和观测噪声的变化，因此采用标准卡尔曼滤波在参数估计的过程中预先设定一个恒定的状态噪声协方差值和观测噪声协方差值，会引入较大的系统误差。因此，在中小型光伏电站，巡检无人机的定位接收器周边环境的变化也会对定位精度造成影响。
技术实现思路
1、为解决精密单点定位在相关应用领域存在的问题，本发明提供了一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位方法及装置。
2、根据本发明第一内容，本发明提供了一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位方法,其所述方法包括；
3、通过接收机获取双频伪距观测值、双频载波相位观测值、ppp-b2b电文信息和广播星历参数；
4、通过对oem729接收机接收到的广播星历参数进行解算，解算出粗略的卫星位置和卫星钟差信息；
5、通过对oem729接收机所接收到的ppp-b2b电文信息进行解析，得到相应的改正参数信息；
6、应用所述ppp-b2b电文解析得到的改正数，对卫星位置信息、卫星钟差信息、双频伪距观测值、双频载波相位观测值进行修正；
7、利用双频伪距观测值和双频载波相位观测的线性组合，得到卫星信号在传播过程的伪距多径误差；
8、利用上述ppp-b2b修正之后得到的精密卫星位置信息、卫星钟差信息、伪距观测值、载波相位观测值参与精密单点定位解算得到无人机的位置信息和接收机钟差数据。
9、优选地，所述ppp-b2b电文信息解析得到的改正参数包括卫星轨道改正数、卫星钟差改正数以及码间偏差改正数；
10、优选地，所述ppp-b2b解析得到的改正数对广播星历、双频伪距观测值和双频载波相位观测值进行修正需要进行匹配；
11、所述ppp-b2b电文信息中包含iodn参数来标识ppp-b2b信号所播发星钟、星历的数据版本号，广播星历中包含有iodc参数来对广播星历参数进行标识，当iodn和iodc参数匹配时，可以采用当前改正参数对广播星历进行修正；
12、优选地，上述iodc参数会随着广播星历的更新而变化，iodn参数的更新具有一定延迟；
13、对上述iodc参数更新，iodn未及时更新的情况，采用旧版本的广播星历于iodn进行匹配计算，至iodn参数完成更新。
14、优选地，上述ppp-b2b解析得到卫星轨道改正数，结合广播星历解算的卫星位置信息，计算得到精密的卫星轨道，具体方法为：
15、通过下面方法可以得到修正之后的精密卫星轨道xorbit：
16、xorbit＝xbroadcast-δx
17、其中xorbit表示修正之后的精密卫星轨道，xbroadcast表示广播星历计算出来的卫星坐标，δx代表由ppp-b2b信号中的卫星轨道改正数计算得到的轨道修正量。
18、通过下面方法可以得到δx：
19、δx＝[eradial elong ecross]·δo
20、其中δo代表ppp-b2b信号解算得到的卫星轨道改正数，其顺序为径向、切向和法向分量，eradial、ecross和ealong分别代表径向、切向和法向的单位矢量。
21、通过下面方法可以得到eradial、ecross和ealong：
22、
23、
24、ealong＝ecross×eradial
25、其中，r表示由广播星历计算出的卫星位置矢量，代表广播星历计算出的卫星速度矢量。
26、优选地，上述ppp-b2b解析得到卫星钟差改正数，结合广播星历解算的卫星钟差信息，计算得到精密的卫星钟差；
27、通过如下方法可以得到tsatellite：
28、
29、其中tsatellite表示由ppp-b2b解算得到的钟差改正参数修正之后的卫星钟差，tbroadcast表示由广播星历结算得到的卫星钟差，c0表示由ppp-b2b电文解析获得的钟差改正参数，c表示电磁波在真空中传播得速度。
30、优选地，上述ppp-b2b解析得到码间偏差改正数，结合观测值消除不同频率之间的码间偏差；
31、通过如下方法可以消除不同频率之间的码间偏差；
32、
33、其中，为修正后的观测值，lsig为接收机直接捕获的观测值，dcbsig为对应信号的码间偏差。
34、基于双频无电离层模型，经码间偏差修正之后的双频无电离层组合观测值为；
35、
36、其中，fsig1为sig1的载波中心频率，fsig2为sig2的载波中心频率。
37、优选地，所述的卫星信号在传播过程的伪距多径误差的抑制方法如下：
38、
39、mp代表多径误差修正量，分别代表接收机伪距观测值和载波相位观测值，其中，bi代表模糊度和多径效应常数部分dc的线性组合，在检测到无周跳的情况下，对上电后的n个历元取滑动平均估计bi部分。
40、通过对两个频点上接收到的伪距和载波相位进行线性组合，可以消除电离层延迟；引入相应误差消除模型，在所述的伪距观测值和所述载波相位观测值基础上进行误差消除，得到所述伪距观测值和所述载波相位观测值的残差序列；
41、所述误差至少包括硬件延迟误差、相对论误差、对流层延迟误差、固体潮误差和海潮效应误差；
42、根据所述的伪距观测值和所述载波相位观测值的残差序列同待估计参数的关系建立函数模型。
43、基于加权最小二乘原理，带入建立的函数模型和随机模型计算出包含有接收机坐标的待估计参数作为卡尔曼滤波的状态初始值；
44、基于卡尔曼滤波原理，计算出包含有接收机的高精度坐标的待估计参数；
45、优选地，所述的双频无电离层组合模型为：
46、
47、其中，分别表示组合之后的伪距和载波相位周，lsig1和lsig2分别表示不同频率的伪距观测值，和分别表示不同频率的载波相位周的观测值，ρ表示组合后卫星到接收机的实际距离，c表示电磁波在真空中传播时的光速，dt表示组合后接收机的钟差，dt表示组合后卫星的钟差，δtrop表示载波信号在传播过程中对流层延迟，λif表示重组后的波长，nif表示组合之后的模糊度，εl和分别表示重组之后的伪距观测噪声和载波相位观测噪声；
48、优选地，对卡尔曼滤波的状态噪声协方差和观测噪声协方差的计算做自适应确定；
49、对所述的卡尔曼滤波的观测噪声协方差的自适应确定如下：
50、
51、其中，vk代表观测新息，pk代表观测信息的协方差，h代表观测矩阵，r代表观测噪声的协方差，m代表历元数，i表示系统上电的第i个历元；
52、对所述的卡尔曼滤波的状态噪声协方差的自适应确定如下：
53、
54、
55、其中，p△x为残差向量的协方差，n为历元长度，i表示系统上电的第i个历元。
56、根据本发明第二内容，本发明提供了一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位装置,包括；
57、接收模块，用于获取广播星历数据、伪距观测值、载波相位观测值和ppp-b2电文信息；
58、解算模块，用于ppp-b2b电文的解析、广播星历的修正、观测值的修正以及接收机的精密单点定位解算；
59、数据传输模块，用于传输高精度的定位数据。
60、由于巡检无人机在每次执行光伏组件缺陷巡检任务时，测站周边的环境都会发生变化进一步导致卡尔曼滤波中的状态噪声的协方差和观测噪声的协方差不固定，因此采用传统卡尔曼滤波方法进行估计时，在这种环境多变的情况得到的定位精度较低。采用本方法在系统每次运行时，选取大小为n的自适应窗口对状态噪声的协方差和观测噪声的协方差做自适应确定，来减小巡检无人机每次运行时环境变化对定位精度的影响。由于光伏电站中的光伏组件造成多径效应对精密单点定位的精度影响较大，本方法通过将载波相位和测距码伪距的观测值进行线性组合得到其多径误差项，进一步改善精密单点定位的精度。通过对实测数据进行仿真发现利用本方法做精密单点定位在稳定之后e、n、u方向的误差分别为0.12m、0.17m、0.21m。相比传统方法而言在定位精度上有提高，并且通过ppp-b2b实现了在分布较为偏僻的光伏电站场景下高可靠性的精密单点定位。
1.一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位的方法，其特征在于，所述的ppp-b2b原始信号包含卫星掩码、卫星轨道改正数及用户测距精度指数、码间偏差改正数以及卫星钟差改正数；
3.根据权利要求1所述的一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位的方法，其特征在于，所述的对广播星历解算出的卫星坐标修正包含径向、切向和法向分量的改正和卫星钟差的修正；
4.根据权利要求1所述的一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位的方法，其特征在于，所述的对不同频率之间的码间偏差的修正方法；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的修正方法适用于双频无电离层模型，经码间偏差修正之后的双频无电离层组合观测值为；
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述的接收机直接捕获得到的观测值lsig进行多径误差的消除；
7.根据权利要求1所述的一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位的方法，其特征在于，定位模型采用双频无电离层组合模型；
8.根据权利要求1所述的一种面向中小型光伏电站的巡检无人机精密单点定位的装置，其特征在于，装置包括：
