一种用于双星座卫星定位系统的选星算法，其特征在于：所述算法包括以下步骤： Ａ、接收星历，从中得到所有当前可见卫星的位置； Ｂ、如存在自主完善性分析结果，根据结果剔除故障卫星； Ｃ、对剩余每颗可见卫星计算其方向余弦； Ｄ、计算剩余可见卫星的仰角，从中选取仰角最大的一颗卫星，并剔除仰角低于５度的可见星； Ｅ、利用遍历的方法，从其余可见卫星中选取ｎ组四星的组合，使得这些四星组合与仰角最大的卫星构成的五星组合的观测系数矩阵Ａ５的行列式绝对值最大；在选取其余四星组合时，要确保最后得到的五星组合含有双卫星系统的卫星； 观测系数矩阵Ａ如下所示： ＊＊＊ 其中：ｌ↓［ｊ］、ｍ↓［ｊ］、ｎ↓［ｊ］为从接收机坐标的近似值（ｘ↓［０］，ｙ↓［０］，ｚ↓［０］）到卫星Ｊ位置（ｘ↑［ｊ］，ｙ↑［ｊ］，ｚ↑［ｊ］）的方向余弦，假设双卫星系统为Ａ、Ｂ卫星系统，如果采用Ａ卫星系统的时间坐标，则当卫星Ｊ属于Ａ卫星系统时，ｋ↓［ｊ］为０，否则为－１； Ｆ、对于步骤Ｄ选取出的每一组五星组合，从其余的可见星中根据需要利用ＧＤＯＰ最优的原则再选取若干颗卫星； ＧＤＯＰ＝ｔｒａｃｅ（（Ａ↑［Ｔ］Ａ）↑［－１］） 其中：ＧＤＯＰ是几何精度因子，ｔｒａｃｅ是指求矩阵对角线元素和； Ｇ、步骤Ｅ选取的ｎ组五星组合，根据需要经过步骤Ｆ扩展后，成为六星组合或七星组合等，利用ＧＤＯＰ最小的原则，从这几组组合中，选取ＧＤＯＰ值最小的一组作为最后的选星结果； Ｈ、在下一历元时刻，重复步骤Ａ－Ｇ，得到新时刻的选星结果； Ｉ、将选星结果传送给定位解算分系统； Ｊ、在下一历元时刻，重复步骤Ａ－Ｉ，得到新时刻的选星结果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星导航定位系统中的选星方法，尤其涉及双星座卫星定位系统中的选星方法。
技术介绍
卫星导航能够向各类用户和运动平台实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。全球卫星导航定位系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)是第二代卫星导航定位系统，具有全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的特点。目前世界上已经存在的两大全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统，正在设计建设阶段的有欧洲的Galileo系统和中国的BD2系统。由于多卫星星座的组合，会给同一历元时刻提供更多的可见星，会改善卫星的几何分布结构，所以多卫星星座的组合接收机的定位精度会有一定的改善，可用性和可靠性会有一定的提高。在单卫星系统定位中，如GPS接收机，通常利用4颗可见星进行位置解算，而这4颗星一般是通过最小GDOP法或最大四面体体积法来选择。采用多卫星系统组合时，由于会增加各卫星系统间的同步误差的未知数，所以求解需要更多的可见星。在使用双卫星系统定位时，最少要利用5颗星进行定位解算。如何从可见卫星中快速、有效地选出定位精度最好的卫星组合，对于卫星接收机整体的性能有着重要的意义。而且，如果可以有效快速地选取出定位精度最好的卫星组合，在一定程度上可以减小接收机的捕获跟踪通道数，降低接收机的硬件成本，满足低端市场的需求。卫星单点定位精度分析在某一时刻，接收机r对卫星j的伪距观测方程为ρ~rj=ρrj+cδtr+cδtj+cδtk+Δr,Ij+Δr,Tj+vj---(1)]]>其中ρr表示接收机r到观测卫星j之间的观测伪距；ρrj表示接收机(xr，yr，zr)到由广播星历得到的卫星位置(xj，yj，zj)之间的几何距离；(xr，yr，zr)和(xj，yj，zf)表示接收机r和卫星j在某一特定坐标系中的坐标；δtr表示接收机r钟差；δtj表示卫星j钟差；δtk表示在利用两种卫星定位系统定位时的同步误差，在利用单种卫星定位系统定位时没有该项；Δr，Ij表示电离层折射对测码伪距的影响；Δr，Tj表示对流层折射对测码伪距的影响；c为光速；vj为观测噪声；j＝1，2，3……n，n表示同时观测到的卫星数。设(x0，y0，z0)表示接收机坐标的近似值，将ρrj在这一点处泰勒展开，并忽略二次项可以得到ρ~rj=ρr0j-ljΔx-mjΔy-njΔz+cδtr+cδtj+cδtk+Δr,Ij+Δr,Tj+vj---(2)]]>其中ρr0j=(xj-x0)2+(yj-y0)2+(zj-z0)2;]]>lj、mj、nj为从(x0，y0，z0)到(xj，yj，zj)的方向余弦；Δx＝xr-x0，Δy＝yr-y0，Δz＝zr-z0。卫星钟差可以根据星历进行改正，电离层、对流层的折射影响也可以利用模型进行修正，所以(2)式可以整理为erj=-ljΔx-mjΔy-njΔz+cδtr+cδtk+vj---(3)]]>其中erj=ρ~rj-ρr0j-cδtj-Δr,Ij-Δr,Tj]]>写作矩阵的形式如下Er＝A*δT+V (4)其中Er=[er1,er2,er3,···ern]]]>A=l1m1n1-1l2m2n2-1l3m3n3-1............lnmnnn-1]]>(单卫星系统定位时)或A=l1m1n1-1k1l2m2n2-1k2l3m3n3-1k3...............lnmnnn-1kn]]>(双卫星系统定位时)(假设双卫星系统为A、B卫星系统，如果采用A卫星系统的时间坐标，则当卫星J属于A卫星系统时，kj为0，否则为-1)δT＝[Δx，Δy，Δz，c*δtr](单卫星系统定位时)或δT＝[δx，δy，δz，c*δtr，c*δtk](双卫星系统定位时)V＝[v1，v2，…，vn]δT的最小二乘估计为δT＝(ATA)-1AT·Er(5)用ΔδT表示δT的误差矢量，ΔδEr表示δEr的误差矢量，则有下式成立cov(ΔδT)＝(ATA)-1AT·cov(ΔδEr)·[(ATA)-1AT]T(6)cov表示求协方差。在对每颗卫星的测量误差是彼此独立的情况下，设测量误差的方差为σ02，则有 cov(ΔδT)=σ02*(ATA)-1=σ02*G---(7)]]>其中G=(ATA)-1=g11g12g13g14g21g22g23g24g31g32g33g34g41g42g43g44]]>(单卫星系统定位)或G=(ATA)-1=g11g12g13g14g15g21g22g23g24g25g31g32g33g34g35g41g42g43g44g45g51g52g53g54g55]]>(双卫星系统定位)则定位误差σ可以表示为σ＝σ0*(trace(G))1/2＝GDOP*UERE (8)上式中GDOP＝(trace(G))1/2，UERE＝σ0。由式(8)可以看出，在利用全球卫星导航定位系统进行单点定位中，定位精度主要取决于两类因素其一是测量误差，通常将各种误差源(包括星历误差、卫星钟误差、大气层传播误差及自身测量误差)的影响以时间误差的形式反映于距离测量中，并最终表现为用户等效测距误差UERE(User Equivalent Range Error)，通过接收机的数据处理，UERE传递到接收机的定位结果中，形成定位误差。其二是所观测卫星的空间几何分布，通常用GDOP作为衡量卫星几何分布的误差系数，即GDOP为从UERE到最终定位误差的放大系数。因此，在UERE一定的情况下，减小GDOP是提高定位精度的有效途径，这也是在所有可见星中选取四颗(五颗)或更多卫星的一个基本准则。现有单卫星定位系统选星技术在使用单卫星定位系统(通常是GPS定位系统)时，通常是选取几何分布最好的四颗星作为解算卫星。在实际解算中，是根据四面体体积与四颗星的GDOP值的近似反比关系，利用四面体体积最大的方法来选取的，具体如下所述选一颗在用户天顶的卫星，即仰角最大的卫星，然后选其它三颗等间隔分布在与用户和天顶卫星连线相垂直的平面上的卫星，这样可以使得四颗星组成的四面体的体积最大。图1描述了卫星几何与四面体体积的关系。双星座卫星定位系统中选星的意义双星座卫星定位系统组合会给用户提供更多的可视本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于双星座卫星定位系统的选星算法，其特征在于所述算法包括以下步骤A、接收星历，从中得到所有当前可见卫星的位置；B、如存在自主完善性分析结果，根据结果剔除故障卫星；C、对剩余每颗可见卫星计算其方向余弦；D、计算剩余可见卫星的仰角，从中选取仰角最大的一颗卫星，并剔除仰角低于5度的可见星；E、利用遍历的方法，从其余可见卫星中选取n组四星的组合，使得这些四星组合与仰角最大的卫星构成的五星组合的观测系数矩阵A5的行列式绝对值最大；在选取其余四星组合时，要确保最后得到的五星组合含有双卫星系统的卫星观测系数矩阵A如下所示A=l1m1n1-1k1l2m2n2-1k2l3m3n3-1k3...............lnmnnn-1kn]]>其中lj、mj、nj为从接收机坐标的近似值(x0，y0，z0)到卫星J位置(xj，yj，zj)的方向余弦，假设双卫星系统为A、B卫星系统，如果采用A卫星系统的时间坐标，则当卫星J属于A卫星系统时，kj为0，否则为-1；F、对于步骤D选取出的每一组五星组合，从其余的可见星中根据需要利用GDOP最优的原则再选取若干颗卫星；GDOP＝trace((ATA)-1)其中GDOP是几何精度因子，trace是指求矩阵对角线元素和；G、步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓林，李宏伟，张强，常啸鸣，张展，苏琳琳，张帅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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