[发明专利]一种基于北斗星座的ARAIM子集选择方法及系统

权利要求书

1.一种基于北斗星座的ARAIM子集选择方法，其特征在于，所述方法包括如下方法步骤：

a)将当前空域视为一个二维平面，某一时刻的卫星分布视为在所述二维平面上的点分布；

b)选取K个卫星的坐标作为初始质心，使用K-Means算法，将每个卫星指派到最近的初始质心，形成K个分类簇，重新计算每个分类簇的质心，直至每个簇不发生变化或达到最大迭代次数，得到质心坐标；

c)重新选取K个卫星的坐标作为初始质心，重复计算步骤b)，计算每次得到的质心的误差平方和，选取误差平方和最小的质心作为输出结果，其中，所述质心的误差平方和通过如下方法计算：

其中，c为质心位置，i为卫星的序号，x为卫星位置，dist为质心位置c与卫星位置的欧几里得距离，K为分类簇的数量；

d)选取步骤c)输出的两个分类簇的质心计算余弦距离A₂＝cosθ，两个分类簇的质心计算余弦距离通过如下方法计算：

其中，x₁、y₁，x₂、y₂分别为两个分类簇的质心在当前二维空域平面中的横坐标和纵坐标；

当余弦距离A₂＞-0.866，则认为方位角构型较差，进入步骤e)，否者选取三个分类簇的质心计算余弦距离其中，n＝1,2,3，

当或者则认为方位角构型较差，进入步骤e)，否则选取三个分类簇的质心计算余弦距离其中，n＝1,2,3，

当则认为方位角构型较差，进入步骤e)；

e)以30度方位角划分当前空域，依次对每个区域进行检索，当某一个区域出现两颗以上北斗卫星时，选取其中一个卫星进行故障假设，其他卫星不进行故障假设，

计算每个区域中假设故障卫星的星座构型因子SDOP_n(n＝1,2,…)，选取GDOP最小时对应的区域所排除的子集作为卫星子集；

f)再次进行检索，当连续两个以上区域无可见星时，则与无可见星连成的大区域相邻的两个区域的卫星不进行故障假设；

当连续三个区域仅中间区域存在可见星时，则中间区域卫星不进行故障假设。

2.一种基于北斗星座的ARAIM子集选择系统，其特征在于，所述系统包括北斗星座和飞行器，北斗星座包括35颗卫星，飞行器包括信号接收天线和数据处理器，信号接收天线接收北斗卫星发送的信号，并将信号发送至所述数据处理器进行ARAIM子集选择，所述数据处理器通过如下方法进行子集选择：

a)将当前空域视为一个二维平面，某一时刻的卫星分布视为在所述二维平面上的点分布；

b)选取K个卫星的坐标作为初始质心，使用K-Means算法，将每个卫星指派到最近的初始质心，形成K个分类簇，重新计算每个分类簇的质心，直至每个簇不发生变化或达到最大迭代次数，得到质心坐标；

c)重新选取K个卫星的坐标作为初始质心，重复计算步骤b)，计算每次得到的质心的误差平方和，选取误差平方和最小的质心作为输出结果；

d)选取步骤c)输出的两个分类簇的质心计算余弦距离A₂＝cosθ，两个分类簇的质心计算余弦距离通过如下方法计算：

其中，x₁、y₁，x₂、y₂分别为两个分类簇的质心在当前二维空域平面中的横坐标和纵坐标；

当余弦距离A₂＞-0.866，则认为方位角构型较差，进入步骤e)，否者选取三个分类簇的质心计算余弦距离其中，n＝1,2,3，

当或者则认为方位角构型较差，进入步骤e)，否则选取三个分类簇的质心计算余弦距离其中，n＝1,2,3，

当则认为方位角构型较差，进入步骤e)；

e)以30度方位角划分当前空域，依次对每个区域进行检索，当某一个区域出现两颗以上北斗卫星时，选取其中一个卫星进行故障假设，其他卫星不进行故障假设，

计算每个区域中假设故障卫星的星座构型因子SDOP_n(n＝1,2,…)，选取GDOP最小时对应的区域所排除的子集作为卫星子集；

f)再次进行检索，当连续两个以上区域无可见星时，则与无可见星连成的大区域相邻的两个区域的卫星不进行故障假设；

当连续三个区域仅中间区域存在可见星时，则中间区域卫星不进行故障假设。