一种抗多径的GNSS快速选星方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种抗多径的GNSS快速选星方法及装置，通过对接收到的导航电文信息的分析，依次剔除捕获到的卫星中的不健康的卫星、仰角低于阈值的卫星以及多径影响严重的卫星；然后，根据卫星的方位角、仰角以及信号质量从筛选后的卫星中进行选星。本发明专利技术实施例提供的方法综合考虑了用户测距误差和卫星几何分布的影响，在考虑卫星几何分布时排除了受多径影响严重的卫星，保证了最终定位解算的精；并且，该方法不需要计算GDOP，有效解决了传统选星方法计算量太大的问题，满足了接收机实时定位的要求。

Anti multipath GNSS fast star selecting method and device

The present invention relates to a device and a fast satellite selection method for anti multipath GNSS, through the analysis of the navigation message is received, in order to eliminate the capture in the satellite unhealthy satellite, satellite elevation below the threshold of serious and multipath effects of satellite; then, according to the satellite azimuth, elevation and the signal quality is selected from screening in the satellite satellite. The method provided by the embodiment of the invention considers the influence of user ranging error and geometric distribution of satellites, considering the geometry distribution has been eliminated by multipath effects of severe satellite, to ensure the final positioning calculation precision; and the method does not need to calculate the GDOP, effectively solves the problem of less calculation than the traditional selection star method to meet the requirements of real-time positioning receiver.

【技术实现步骤摘要】
一种抗多径的GNSS快速选星方法及装置
本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种抗多径的GNSS快速选星方法及装置。
技术介绍
全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)是一种基于人造地球卫星的星基无线电导航系统，为全球陆海空天的各种军用民用设备提供全天候、高精度的位置、速度和时间信息。当今正在运行的GNSS系统主要包括美国的全球定位系统、俄罗斯的格洛纳斯定位系统、欧洲的伽利略定位系统和中国的北斗定位系统。同时接收以上多个系统卫星信号的GNSS接收机称作多星座GNSS接收机，它可以利用更多的卫星信号以提高定位的精度和可靠性。其中，GNSS接收机的卫星导航定位解算精度取决于卫星的伪距观测量误差和几何精度因子(GDOP，GeometricDilutionofPrecision)，而GDOP是由用于定位解算的卫星几何分布决定的。现有技术中，常用的选星方法是在可见星中找出所有卫星组合(例如用S颗卫星组合)，通过计算所有组合的GDOP值，从中选出GDOP值最小卫星组合作为最终的选星结果。假设在某一观测时刻，接收机可同时探测到全球卫星导航系统的n(n>4)颗卫星，根据上述算法会在n颗卫星中遍历所有的卫星组合所对应的GDOP值，其中，H为权系数矩阵，因此传统的选星算法需要进行次GDOP值计算，而且每次计算均涉及矩阵乘法、矩阵求逆等运算。然而，随着北斗和伽利略系统部署的在轨卫星越来越多，多星座卫星导航接收机可以接收到的可见星数量大幅增加，所以，上述选星算法需要计算的卫星组合数急剧增加，已经无法满足实时定位的要求；另外，上述的选星算法基于GDOP最小的原则，只关注卫星的几何分布最小化，如果将多径影响严重的卫星选入其中，将严重恶化用户测距误差，最终的接收机定位精度未必最优。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本专利技术提供一种抗多径的GNSS快速选星方法及装置。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种抗多径的GNSS快速选星方法，该方法包括：分别接收各捕获到的卫星的导航电文信息；根据所述导航电文信息中的卫星健康状况，从所述各捕获到的卫星中剔除不健康卫星得到健康卫星组；根据所述健康卫星组中各卫星的导航电文信息，计算所述健康卫星组中各卫星的仰角和方位角；根据所述健康卫星组中各卫星的仰角，从所述健康卫星组中剔除仰角低于预设仰角阈值的卫星得到仰角卫星组；根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的多径因子；根据所述仰角卫星组中各卫星的多径因子，从所述仰角卫星组剔除多径因子大于预设多径因子阈值的卫星，得到低多径因子卫星组；根据所述低多径因子卫星组中各卫星的仰角、方位角和信号质量，从所述低多径因子卫星组选出预设数量的卫星。可选地，根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的多径因子，包括：根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的相关阈值；根据所述仰角卫星组中各卫星的相关阈值，确定所述仰角卫星组中各卫星的峰值区域对应的边界相位采样点；根据所述各卫星的峰值区域对应的边界相位采样点，计算所述仰角卫星组中各卫星的多径因子MPF；其中，A为所述相关峰值区域对应的第一边界相位采样点，B为所述相关峰值区域对应的第二边界相位采样点，Y为所述相关峰值区域中各相位采样点对应的卫星信号与本地码的相关值，YM为卫星信号与本地码的相关峰值。可选地，根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的相关阈值，包括：根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，获取所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关峰值；所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关峰值对应的相位采样点，确定距离所述相关峰值对应的相位采样点预设相位的相位采样区域作为相关峰值区域；根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果中除所述相关峰值区域之外相关区域的相关结果均值MNoise和标准差STDNoise；根据所述相关结果均值MNoise和标准差STDNoise，计算出所述仰角卫星组中各卫星的相关阈值T；其中，T＝MNoise+C*STDNoise，C为比例系数。可选地，根据所述低多径因子卫星组中各卫星的仰角、方位角和信号质量，从所述低多径因子卫星组选出预设数量的卫星，包括：根据所述低多径因子卫星组中各卫星的仰角和方位角进行卫星分组，得到多个卫星子组；根据所述多个卫星子组中各卫星的信号质量，分别从所述多个卫星子组中选取一个信号质量最优的卫星得到质量最优卫星组；跟据所述质量最优卫星组中各卫星的仰角进行分组，得到低仰角卫星组和高仰角卫星组；根据所述高仰角卫星组中各卫星的仰角和信号质量，从所述高仰角卫星组中选取第一预设数量的卫星；根据所述低仰角卫星组中各卫星的方位角和信号质量，从所述低仰角卫星组中选取第二预设数量的卫星。可选地，根据所述低仰角卫星组中各卫星的方位角和信号质量，从所述低仰角卫星组中选取第二预设数量的卫星，包括：根据所述低仰角卫星组中各卫星的仰角进行分组，得到第一低仰角卫星组和第二低仰角卫星组，所述第一低仰角卫星组中各卫星的仰角小于所述第二低仰角卫星组中各卫星的仰角；根据所述第一低仰角卫星组中各卫星的信号质量，从所述第一低仰角卫星组中选取一个信号质量最优的卫星S1；根据所述第一低仰角卫星组中各卫星的方位角，从所述第一低仰角卫星组中选取一个与所信号质量最优的卫星S1方位角差值最大的卫星S2；根据所述所信号质量最优的卫星S1对应的方位角Az1和所述方位角差值最大的卫星S2对应的方位角Az2，从所述第一低仰角卫星组中分别选取两个方位角距离(Az1+Az2)/2和(Az1+Az2)/2+PI最接近的卫星；判断在第一低仰角卫星组和所述高仰角卫星组中选取的卫星数量之和是否满足所述预设数量要求；如果不满足要求，则从所述第二低仰角卫星组中选取剩余数量的卫星。可选地，从所述第二低仰角卫星组中选取剩余数量的卫星，包括：按照所述第一低仰角卫星组中所选取的卫星的方位角差值由大到小的顺序进行排序，得到排序后的卫星组；按照剩余待选取的卫星数量，计算排序后的卫星组中与所述剩余待选取的卫星数量对应的相邻两个卫星的方位角均值；从所述第二低仰角卫星组中选取方位角与所述方位角均值差值最小的卫星。可选地，跟据所述质量最优卫星组中各卫星的仰角进行分组，得到低仰角卫星组和高仰角卫星组，包括：跟据所述质量最优卫星组中各卫星的仰角进行分组，得到初始低仰角卫星组和初始高仰角卫星组；从所述初始低仰角卫星组中剔除卫星信号质量低于第一预设信号质量阈值的卫星，得到低仰角卫星组；从所述初始高仰角卫星组中剔除卫星信号质量低于第二预设信号质量阈值的卫星，得到高仰角卫星组。根据本专利技术实施例的第二方面，还提供了一种抗多径的GNSS快速选星装置，该装置包括：导航电文获取模块：用于分别接收各捕获到的卫星的导航电文信息；健康卫星筛选模块：用于根据所述导航电文信息中的卫星健康状况，从所述各捕获到的卫星中剔除不健康卫星得到健康卫星组；卫星角度计算模块：用于根据所述健康卫星组中各卫星的导航电文信息，计算所述健康卫星组中各卫星的仰角和方位角；仰角筛选模块：根据所述健康本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗多径的GNSS快速选星方法，其特征在于，包括：分别接收各捕获到的卫星的导航电文信息；根据所述导航电文信息中的卫星健康状况，从所述各捕获到的卫星中剔除不健康卫星得到健康卫星组；根据所述健康卫星组中各卫星的导航电文信息，计算所述健康卫星组中各卫星的仰角和方位角；根据所述健康卫星组中各卫星的仰角，从所述健康卫星组中剔除仰角低于预设仰角阈值的卫星得到仰角卫星组；根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的多径因子；根据所述仰角卫星组中各卫星的多径因子，从所述仰角卫星组剔除多径因子大于预设多径因子阈值的卫星，得到低多径因子卫星组；根据所述低多径因子卫星组中各卫星的仰角、方位角和信号质量，从所述低多径因子卫星组选出预设数量的卫星。

【技术特征摘要】
1.一种抗多径的GNSS快速选星方法，其特征在于，包括：分别接收各捕获到的卫星的导航电文信息；根据所述导航电文信息中的卫星健康状况，从所述各捕获到的卫星中剔除不健康卫星得到健康卫星组；根据所述健康卫星组中各卫星的导航电文信息，计算所述健康卫星组中各卫星的仰角和方位角；根据所述健康卫星组中各卫星的仰角，从所述健康卫星组中剔除仰角低于预设仰角阈值的卫星得到仰角卫星组；根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的多径因子；根据所述仰角卫星组中各卫星的多径因子，从所述仰角卫星组剔除多径因子大于预设多径因子阈值的卫星，得到低多径因子卫星组；根据所述低多径因子卫星组中各卫星的仰角、方位角和信号质量，从所述低多径因子卫星组选出预设数量的卫星。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的多径因子，包括：根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的相关阈值；根据所述仰角卫星组中各卫星的相关阈值，确定所述仰角卫星组中各卫星的峰值区域对应的边界相位采样点；根据所述各卫星的峰值区域对应的边界相位采样点，计算所述仰角卫星组中各卫星的多径因子MPF；其中，A为相关峰值区域对应的第一边界相位采样点，B为所述相关峰值区域对应的第二边界相位采样点，Y为所述相关峰值区域中各相位采样点对应的卫星信号与本地码的相关值，YM为卫星信号与本地码的相关峰值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，计算所述仰角卫星组中各卫星的相关阈值，包括：根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果，获取所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关峰值；所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关峰值对应的相位采样点，确定距离所述相关峰值对应的相位采样点预设相位的相位采样区域作为相关峰值区域；根据所述仰角卫星组中各卫星信号与本地码的相关结果中除所述相关峰值区域之外相关区域的相关结果均值MNoise和标准差STDNoise；根据所述相关结果均值MNoise和标准差STDNoise，计算出所述仰角卫星组中各卫星的相关阈值T；其中，T＝MNoise+C*STDNoise，C为比例系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述低多径因子卫星组中各卫星的仰角、方位角和信号质量，从所述低多径因子卫星组选出预设数量的卫星，包括：根据所述低多径因子卫星组中各卫星的仰角和方位角进行卫星分组，得到多个卫星子组；根据所述多个卫星子组中各卫星的信号质量，分别从所述多个卫星子组中选取一个信号质量最优的卫星得到质量最优卫星组；跟据所述质量最优卫星组中各卫星的仰角进行分组，得到低仰角卫星组和高仰角卫星组；根据所述高仰角卫星组中各卫星的仰角和信号质量，从所述高仰角卫星组中选取第一预设数量的卫星；根据所述低仰角卫星组中各卫星的方位角和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳博，
申请(专利权)人：湖南国科微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43