一种基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法。该方法首先通过选取满足高度角预设阈值的卫星作为待选卫星，其次根据待选卫星的轨道类型来划分高轨卫星组和中轨卫星组，在高轨卫星组中确定待选顶座星，在中轨卫星组中选取待选底座星；最后通过计算一颗待选顶座星与三颗待选底座星所构成的定位星座四面体体积来确定当前定位星。本发明针对北斗导航系统的空间星座布局角度来设计，在不影响解算精度的前提下有效降低计算复杂度，提高导航解算的实时性。
【专利说明】一种基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法
【技术领域】
[0001]本发明属于卫星导航【技术领域】，具体地说是一种基于北斗卫星导航系统的分轨选
星方法。
【背景技术】
[0002]我国正快速发展建设具有自主知识产权的北斗2代全球卫星导航系统，根据北斗空间信号接口控制文件(ICDvl.0)的介绍，北斗系统全星座建成之后，其空间段由5颗地球静止轨道(GEO)卫星、27颗中圆地球轨道(MEO)卫星和3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星组成。目前在轨运行的北斗卫星已经达到16颗，初步形成覆盖亚太地区的定位能力，随着北斗星座的逐步完善，同时观测到的卫星数目也在不断增多。
[0003]将所有可见星用于导航解算虽然可以一定程度的减小几何精度因子(GDOP)值，但是会给接收机硬件跟踪通道以及导航解算模块带来负担。因此对当前可见星进行合理优选，在不影响精度的前提下降低计算复杂度，具有非常现实的意义和价值。
[0004]传统的选星算法主要包括:最小几何精度因子(⑶0P)选星法、最大矢端四面体体积法、最大行列式法等，这些算法均需要对所有可见星进行遍历运算以寻求最佳的选星方案，但在可见星数量较多时计算量巨大，影响算法的实时性。虽然目前已出现了一些以牺牲很小的GDOP值来换取解算实时性的次优选星算法，但迄今为止，尚未见到针对北斗异质星座特性开展的选星方法的报道。

【发明内容】

[0005]本发明解决的技术问题是提供一种针对北斗异质星座特性且无需遍历所有可见星即可获取当前定位星的分轨选星方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明一种基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]步骤1、选取当前所有可见卫星中高度角大于等于预设阈值的可见卫星作为待选卫星；
[0008]步骤2、根据待选卫星所在轨道的类型将其分为高轨卫星组和中轨卫星组；
[0009]步骤3、在高轨卫星组中确定待选顶座星；
[0010]步骤4、选择中轨卫星组中任意三颗卫星作为待选底座星，计算由上述三颗待选底座星与待选顶座星所构成的定位星座四面体体积；
[0011]步骤5、重复步骤4直至遍历选择完中轨卫星组中的所有三颗卫星的组合，将其中四面体体积最大的定位星座所对应的一个待选顶座星和三个待选底座星作为当前定位星。
[0012]进一步地优选方案，本发明基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法中，所述步骤I中可见卫星的高度角按照以下步骤获取，具体为:
[0013]步骤1-1、由卫星星历数据计算当前所有可见卫星在地心地固坐标系下的位置坐标，SatPoScal= [xn, yn, zn],其中 n=l, 2，3..., η 表示卫星编号；[0014]步骤1-2、将卫星位置由地心地固坐标系转换到站心坐标系SatPoseraj ；[0015]
【权利要求】
1.一种基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1、选取当前所有可见卫星中高度角大于等于预设阈值的可见卫星作为待选卫星； 步骤2、根据待选卫星所在轨道的类型将其分为高轨卫星组和中轨卫星组； 步骤3、在闻轨卫星组中确定待选顶座星； 步骤4、选择中轨卫星组中任意三颗卫星作为待选底座星，计算由上述三颗待选底座星与待选顶座星所构成的定位星座四面体体积； 步骤5、重复步骤4直至遍历选择完中轨卫星组中的所有三颗卫星的组合，将其中四面体体积最大的定位星座所对应的一个待选顶座星和三个待选底座星作为当前定位星。
2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法，其特征在于， 步骤I中可见卫星的高度角按照以下步骤获得，具体为: 步骤1-1、由卫星星历数据计算当前所有可见卫星在地心地固坐标系下的位置坐标，SatPoScal= [xn, yn, zn],其中 n=l, 2，3..., η 表示卫星编号； 步骤1-2、将卫星位置由地心地固坐标系转换到站心坐标系SatPosera ；
3.根据权利要求1所述的基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法，其特征在于，步骤I中高度角预设阈值为5°。
4.根据权利要求1或2所述的基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法，其特征在于，步骤2中将位于地球静止轨道与倾斜地球同步轨道的待选卫星归为高轨卫星组，将位于中圆地球轨道的待选卫星归为中轨卫星组。
5.根据权利要求4所述的基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法，其特征在于，步骤3中在闻轨卫星组中确定待选顶座星，具体为: 判断当前高轨卫星组中的卫星数量，若只存在I颗卫星则将该卫星作为待选顶座星，若至少存在2颗卫星则分别选取高度角最大和最小的两颗卫星作为待选顶座星。
6.根据权利要求5所述的基于北斗卫星导航系统的分轨选星方法，其特征在于，步骤4中计算定位星座四面体体积时，当待选顶座星为两颗时，分别计算这两颗待选顶座星与三个待选底座星所构成的定位星座四面体的体积；其中，定位星座四面体体积计算公式如下
【文档编号】G01S19/28GK103823224SQ201410077781
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】陈驵, 赖际舟, 刘建业, 柳敏, 王玮, 邓一民 申请人:南京航空航天大学