一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的分軌選星方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的分軌選星方法。該方法首先通過選取滿足高度角預(yù)設(shè)閾值的衛(wèi)星作為待選衛(wèi)星，其次根據(jù)待選衛(wèi)星的軌道類型來劃分高軌衛(wèi)星組和中軌衛(wèi)星組，在高軌衛(wèi)星組中確定待選頂座星，在中軌衛(wèi)星組中選取待選底座星；最后通過計(jì)算一顆待選頂座星與三顆待選底座星所構(gòu)成的定位星座四面體體積來確定當(dāng)前定位星。本發(fā)明針對(duì)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的空間星座布局角度來設(shè)計(jì)，在不影響解算精度的前提下有效降低計(jì)算復(fù)雜度，提高導(dǎo)航解算的實(shí)時(shí)性。
【專利說明】一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的分軌選星方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的分軌選
星方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)正快速發(fā)展建設(shè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗2代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，根據(jù)北斗空間信號(hào)接口控制文件(ICDvl.0)的介紹，北斗系統(tǒng)全星座建成之后，其空間段由5顆地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星、27顆中圓地球軌道(MEO)衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛(wèi)星組成。目前在軌運(yùn)行的北斗衛(wèi)星已經(jīng)達(dá)到16顆，初步形成覆蓋亞太地區(qū)的定位能力，隨著北斗星座的逐步完善，同時(shí)觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)目也在不斷增多。
[0003]將所有可見星用于導(dǎo)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(huì)給接收機(jī)硬件跟蹤通道以及導(dǎo)航解算模塊帶來負(fù)擔(dān)。因此對(duì)當(dāng)前可見星進(jìn)行合理優(yōu)選，在不影響精度的前提下降低計(jì)算復(fù)雜度，具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義和價(jià)值。
[0004]傳統(tǒng)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(duì)所有可見星進(jìn)行遍歷運(yùn)算以尋求最佳的選星方案，但在可見星數(shù)量較多時(shí)計(jì)算量巨大，影響算法的實(shí)時(shí)性。雖然目前已出現(xiàn)了一些以犧牲很小的GDOP值來換取解算實(shí)時(shí)性的次優(yōu)選星算法，但迄今為止，尚未見到針對(duì)北斗異質(zhì)星座特性開展的選星方法的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

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