本发明涉及一种定位方法，尤其涉及一种基于gps精密单点定位的移动手环定位方法。
背景技术：
在电站日常运行维护或施工中，常需要巡检人员或安装人员在其他设备带电正常运行的环境下作业，当相关人员疏忽或不遵守操作守则，走错设备检修区域或行走至带电危险区间，将对电力运行安全造成破坏，并危及人身安全，带来极为惨重的损失和伤害。其安全隐患主要表现在：①电站现场巡视不到位；②对进入工作区域的人员监护监控不力；③误入危险区域。
变电站人员巡检系统，在需要监控的区域安装定位基站，对整个变电站区域进行全覆盖。定位终端可以固定在巡检人员的安全帽上也可以采用腕带式、腰挂式佩戴。终端也可放置或安装在日常巡检设备工具和车辆上。当佩戴终端的人或物体进入监控区域时就会自动被定位，终端不断地自动发射无线信号，并在各个区域配置可以自动识别这些终端的定位基站。定位终端和定位基站之间可以相互通讯传递无线信号，形成一个无线监控网络，人员无论走到哪里，其附近的定位基站可接收到定位终端发送的无线信号。定位基站把收到的定位终端信息，通过网络传输到服务器进行数据分析和处理。服务器将处理好的定位数据分发给监看和管理计算机，以二维图像显示出人员的当前所在位置。根据巡检管理要求，在系统预先设置相关人员的活动区域和活动时间，将过程中的定位数据将通过应用程序接口转发到电网评审系统或视频监控系统中。实现了变电站巡检系统实时精确动态显示，将巡检场区的人员和设备工作可视化管理。
gps精密单点定位(precisepointpositioning，简称ppp)是二十世纪九十年代末发展起来的一种空间定位技术，它集成了gps标准单点定位和gps相对定位技术的优点，是gps定位技术中继实时动态定位(realtimekinematic，rtk)技术后出现的又一次技术革命。由于多gnss(gps/glonass/bds/gallieo)系统集成能为ppp提供更为丰富的观测信息，提高平差系统的冗余度，改善定位精度及可靠性，而固定模糊度能够充分利用载波相位模糊度整数特性，显著提高短时间内ppp尤其是东西方向的定位精度，也可为ppp解的质量检核提供丰富的信息。因此近年来，多系统组合ppp和ppp固定解成为gnss领域的研究热点。
传统的gpsppp全模糊度固定受待估参数较多、参数相关性较强、初始阶段部分模糊度精度较低等因素影响容易失败，需要对模糊度算法进行优化，以改善模糊度固定性能，保证固定的成功率。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够改善模糊度固定性能，保证固定的成功率的基于gps精密单点定位的移动手环定位方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于gps精密单点定位的移动手环定位方法，包括以下步骤：
s1、建立精密单点定位函数模型：对于移动手环r观测到的卫星s，其伪距p和载波相位l观测值的观测方程如下：
式中，上标g代表卫星系统，下标j代表信号频率，ρ是卫星与测站间几何距离，c为真空中光速，dtr和dts分别为移动手环和卫星钟误差，
s2、建立精密单点定位随机模型：将观测值测量噪声σ表达成以卫星高度角e为变量的函数，即σ2＝f(e)；
s3、数据预处理：包括粗差探测与剔除、移动手环钟跳探测与修复、相位钟跳探测；
s4、处理精密单点定位主要误差：对gps卫星有关的误差、与信号传播路径有关的误差以及与移动手环有关的误差进行模型改正或加参数估计；
s5、参数估计：采用卡曼滤波参数估计方法对移动手环位置、速度、移动手环钟差、干延迟和湿延迟以及被观测gps卫星的模糊度进行状态参数估计；
其中，对模糊度的固定采用以下方法：
a1、在数据预处理步骤s1中根据截至高度角限值10°和模糊度估值标准差1.5周过滤掉部分低精度的模糊度，以加速后续模糊度子集确定；
a2、将可用原始模糊度参数进行整数降相关处理，并对形成的模糊度线性组合按方差大小升序排列；
a3、采用lambda算法搜索模糊度子集的固定解；
a4、计算固定解的bootstrapping成功率和ratio-test阈值，如果两者中有一项不符合要求，则剔除最后一个模糊度线性组合继续重复步骤a3，直到所剩下的模糊度线性组合多于3个，且bootstrapping成功率和ratio-test阈值满足要求为止，否则程序退出保留浮点解。
进一步的，步骤s1中的精密单点定位函数模型采用无电离层组合模型，其组合观测值的观测方程如下：
其中，
br,if＝(f12br,1-f22br,2)/(f12-f22)；
br,if＝c(f1br,1-f2br,2)/(f12-f22)/λif；
进一步的，步骤s2中的精密单点定位随机模型采用的函数模型为：σ2＝a2+b2/sin2e。
进一步的，步骤s5中，移动手环的静态位置参数当做常量估计，移动手环钟差当做白噪声估计，动态模式下位置参数、干延迟和湿延迟采用随机游走模型进行估计，谱密度分别设置为104m2/s、10-8m2/s。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
(1)现有技术中采用far法(gpsppp全模糊度固定)或者wf法选取新部分模糊度子集。far法因待估参数较多、参数相关性较强，初始阶段部分模糊度精度较低，容易导致模糊度固定失败。wf法依据成功率指标选定符合要求的模糊度线性组合最大子集，在结束子集选择后在对其进行ratio-test检验。wf法在ratio-test检验失败后保留模糊度浮点解，而忽略了其所选集合中仍可能存在更小且能满足ratio-test检验要求的子集的可能性。
本发明能依据bootstrapping成功率和ratio-test检验，从相关的模糊度集合中选出满足检核条件的模糊度子集的部分模糊度固定。使用该方法，在far失败的情况下，依然有可能成功固定部分模糊度子集，从而保留固定解。另外，本发明在子集选择的过程中同时利用bootstrapping成功率和ratio-test检验对模糊度进行检核，能增加找到合适的部分模糊度子集的概率。
(2)无电离层组合模型通过形成无电离层组合观测值，消除了伪距和载波测量中一阶电离层延迟。
(3)高度角函数f具有不同形式，本发明中，f(e)＝a2+b2/sin2e。
(4)移动手环的静态位置参数当做常量估计，移动手环钟差当做白噪声估计，动态模式下位置参数、干延迟和湿延迟采用随机游走模型进行估计，谱密度分别设置为104m2/s、10-8m2/s，便于参数的估计计算，减少了程序运算时间。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种基于gps精密单点定位的移动手环定位方法，包括以下步骤：
s1、建立精密单点定位函数模型：对于移动手环r观测到的卫星s，其伪距p和载波相位l观测值的观测方程如下：
式中，上标g代表卫星系统，下标j代表信号频率，ρ是卫星与测站间几何距离，c为真空中光速，dtr和dts分别为移动手环和卫星钟误差，
本实施例中，具体采用无电离层组合模型，其组合观测值的观测方程如下：
其中，
br,if＝(f12br,1-f22br,2)/(f12-f22)；
br,if＝c(f1br,1-f2br,2)/(f12-f22)/λif；
无电离层组合模型通过形成无电离层组合观测值，消除了伪距和载波测量中一阶电离层延迟。
s2、建立精密单点定位随机模型：将观测值测量噪声σ表达成以卫星高度角e为变量的函数，即σ2＝f(e)。
本实施例中，具体采用σ2＝a2+b2/sin2e。
s3、数据预处理：包括粗差探测与剔除、移动手环钟跳探测与修复、相位钟跳探测；
s4、处理精密单点定位主要误差：对gps卫星有关的误差、与信号传播路径有关的误差以及与移动手环有关的误差进行模型改正或加参数估计；
s5、参数估计：采用卡曼滤波参数估计方法对移动手环位置、速度、移动手环钟差、干延迟和湿延迟以及被观测gps卫星的模糊度进行状态参数估计；
移动手环的静态位置参数当做常量估计，移动手环钟差当做白噪声估计，动态模式下位置参数、干延迟和湿延迟采用随机游走模型进行估计，谱密度分别设置为104m2/s、10-8m2/s。
其中，对模糊度的固定采用以下方法：
a1、在数据预处理步骤s1中根据截至高度角限值10°和模糊度估值标准差1.5周过滤掉部分低精度的模糊度，以加速后续模糊度子集确定；
a2、将可用原始模糊度参数进行整数降相关处理，并对形成的模糊度线性组合按方差大小升序排列；
a3、采用lambda算法搜索模糊度子集的固定解；
a4、计算固定解的bootstrapping成功率和ratio-test阈值，如果两者中有一项不符合要求，则剔除最后一个模糊度线性组合继续重复步骤a3，直到所剩下的模糊度线性组合多于3个，且bootstrapping成功率和ratio-test阈值满足要求为止，否则程序退出保留浮点解。
本发明能依据bootstrapping成功率和ratio-test检验，从相关的模糊度集合中选出满足检核条件的模糊度子集的部分模糊度固定。使用该方法，在far失败的情况下，依然有可能成功固定部分模糊度子集，从而保留固定解。另外，本发明在子集选择的过程中同时利用bootstrapping成功率和ratio-test检验对模糊度进行检核，能增加找到合适的部分模糊度子集的概率。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。