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一種基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法。該方法首先通過選取滿足高度角預設閾值的衛星作為待選衛星，其次根據待選衛星的軌道類型來劃分高軌衛星組和中軌衛星組，在高軌衛星組中確定待選頂座星，在中軌衛星組中選取待選底座星；最后通過計算一顆待選頂座星與三顆待選底座星所構成的定位星座四面體體積來確定當前定位星。本發明針對北斗導航系統的空間星座布局角度來設計，在不影響解算精度的前提下有效降低計算復雜度，提高導航解算的實時性。
【專利說明】一種基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于衛星導航【技術領域】，具體地說是一種基于北斗衛星導航系統的分軌選
星方法。
【背景技術】
[0002]我國正快速發展建設具有自主知識產權的北斗2代全球衛星導航系統，根據北斗空間信號接口控制文件(ICDvl.0)的介紹，北斗系統全星座建成之后，其空間段由5顆地球靜止軌道(GEO)衛星、27顆中圓地球軌道(MEO)衛星和3顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛星組成。目前在軌運行的北斗衛星已經達到16顆，初步形成覆蓋亞太地區的定位能力，隨著北斗星座的逐步完善，同時觀測到的衛星數目也在不斷增多。
[0003]將所有可見星用于導航解算雖然可以一定程度的減小幾何精度因子(GDOP)值，但是會給接收機硬件跟蹤通道以及導航解算模塊帶來負擔。因此對當前可見星進行合理優選，在不影響精度的前提下降低計算復雜度，具有非常現實的意義和價值。
[0004]傳統的選星算法主要包括:最小幾何精度因子(⑶0P)選星法、最大矢端四面體體積法、最大行列式法等，這些算法均需要對所有可見星進行遍歷運算以尋求最佳的選星方案，但在可見星數量較多時計算量巨大，影響算法的實時性。雖然目前已出現了一些以犧牲很小的GDOP值來換取解算實時性的次優選星算法，但迄今為止，尚未見到針對北斗異質星座特性開展的選星方法的報道。

【發明內容】

[0005]本發明解決的技術問題是提供一種針對北斗異質星座特性且無需遍歷所有可見星即可獲取當前定位星的分軌選星方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明一種基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]步驟1、選取當前所有可見衛星中高度角大于等于預設閾值的可見衛星作為待選衛星；
[0008]步驟2、根據待選衛星所在軌道的類型將其分為高軌衛星組和中軌衛星組；
[0009]步驟3、在高軌衛星組中確定待選頂座星；
[0010]步驟4、選擇中軌衛星組中任意三顆衛星作為待選底座星，計算由上述三顆待選底座星與待選頂座星所構成的定位星座四面體體積；
[0011]步驟5、重復步驟4直至遍歷選擇完中軌衛星組中的所有三顆衛星的組合，將其中四面體體積最大的定位星座所對應的一個待選頂座星和三個待選底座星作為當前定位星。
[0012]進一步地優選方案，本發明基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法中，所述步驟I中可見衛星的高度角按照以下步驟獲取，具體為:
[0013]步驟1-1、由衛星星歷數據計算當前所有可見衛星在地心地固坐標系下的位置坐標，SatPoScal= [xn, yn, zn],其中 n=l, 2，3..., η 表示衛星編號；[0014]步驟1-2、將衛星位置由地心地固坐標系轉換到站心坐標系SatPoseraj ；[0015]
【權利要求】
1.一種基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟1、選取當前所有可見衛星中高度角大于等于預設閾值的可見衛星作為待選衛星； 步驟2、根據待選衛星所在軌道的類型將其分為高軌衛星組和中軌衛星組； 步驟3、在聞軌衛星組中確定待選頂座星； 步驟4、選擇中軌衛星組中任意三顆衛星作為待選底座星，計算由上述三顆待選底座星與待選頂座星所構成的定位星座四面體體積； 步驟5、重復步驟4直至遍歷選擇完中軌衛星組中的所有三顆衛星的組合，將其中四面體體積最大的定位星座所對應的一個待選頂座星和三個待選底座星作為當前定位星。
2.根據權利要求1所述的基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法，其特征在于， 步驟I中可見衛星的高度角按照以下步驟獲得，具體為: 步驟1-1、由衛星星歷數據計算當前所有可見衛星在地心地固坐標系下的位置坐標，SatPoScal= [xn, yn, zn],其中 n=l, 2，3..., η 表示衛星編號； 步驟1-2、將衛星位置由地心地固坐標系轉換到站心坐標系SatPosera ；
3.根據權利要求1所述的基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法，其特征在于，步驟I中高度角預設閾值為5°。
4.根據權利要求1或2所述的基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法，其特征在于，步驟2中將位于地球靜止軌道與傾斜地球同步軌道的待選衛星歸為高軌衛星組，將位于中圓地球軌道的待選衛星歸為中軌衛星組。
5.根據權利要求4所述的基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法，其特征在于，步驟3中在聞軌衛星組中確定待選頂座星，具體為: 判斷當前高軌衛星組中的衛星數量，若只存在I顆衛星則將該衛星作為待選頂座星，若至少存在2顆衛星則分別選取高度角最大和最小的兩顆衛星作為待選頂座星。
6.根據權利要求5所述的基于北斗衛星導航系統的分軌選星方法，其特征在于，步驟4中計算定位星座四面體體積時，當待選頂座星為兩顆時，分別計算這兩顆待選頂座星與三個待選底座星所構成的定位星座四面體的體積；其中，定位星座四面體體積計算公式如下
【文檔編號】G01S19/28GK103823224SQ201410077781
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】陳駔, 賴際舟, 劉建業, 柳敏, 王瑋, 鄧一民 申請人:南京航空航天大學