[发明专利]一种卫星导航系统选星方法

摘要

本发明公开了一种卫星导航系统选星方法。它以满足导航定位要求为前提按设定的卫星数来进行选星，以达到减少选星操作量和降低导航定位计算量的目的。该方法首先进行参数配置，获取可见星位置，然后采用编码、种群初始化、适值获取、选择、交叉和变异方式来执行选星操作，形成新种群，以选取适值最大的个体作为初始选星结果；当满足终止条件时，根据该个体获得最终的选星结果。本方法有效克服了传统选星方法计算量大的问题，操作灵活，可实现简单、快速选星，适合静态和动态条件下的实时选星需求。

主权项

一种卫星导航系统选星方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：参数配置；根据定位需要和接收机性能以及组合星座个数，配置所需选取的卫星数ns和星座的几何精度因子GDOP值的限制要求，配置所需种群大小pop_size和最大进化代数Gmax，确定交叉操作中所采用的交叉概率pc的大小以及变异操作中的变异概率pm的大小；步骤二：获取可见星位置；通过卫星星历或历书得到所有当前可见星的位置，同时，要将属于不同卫星系统的各卫星位置转换至某种选定的坐标系；如果存在接收机自主完整性分析，则根据该分析结果来剔除故障卫星，保证参与选星的卫星均处于健康状态；步骤三：编码；采用二进制串编码方案来表示选星中的卫星组合方案；将每颗卫星设为一个基因，所有观测卫星按顺序进行编排，最低位表示第1号卫星，第n位表示第n号卫星；对于由n个可见星组成的选星问题中的卫星组合方案，其二进制串编码长度为n；选星问题中的一种卫星组合方案的二进制编码串简称为一个解或一个个体；其中，上述的基因是卫星选入与否的标识，是一个二进制变量；1基因，采用数字1表示，表明在最终结果中该卫星被选入；0基因，采用数字0表示，表明在最终结果中该卫星未被选入；步骤四：种群初始化；初始化就是根据编码方案对个体进行初始赋值，对于总可见卫星数为n的卫星导航系统，种群初始化就是采用随机的方式产生pop_size个长为n的二进制串，且二进制串中1基因的个数等于ns；步骤五：获取适值；根据适应度函数获取各个体的适值；其中，适值是适应度函数之值；步骤六：终止条件判断，获取最终的选星结果；根据各个体的适值，选出适值最大的个体作为初步选星结果；然后，统计进化迭代次数gen；如果该个体对应的星座GDOP值满足限制要求，或者如果gen＝Gmax，则终止整个选星过程，将该个体作为最终的结果；否则，继续下面步骤七至步骤十的过程，直至满足终止条件；满足终止条件后，将最终选取的个体进行译码形成选星结果；这里，译码就是编码的逆过程，它是将所有1基因对应的卫星作为选用卫星组合来使用，而0基因对应的卫星排除不用；当满足终止条件后，完成整个选星过程；步骤七：选择；采用正比选择方式从种群中获得进行交叉的种群，每个个体的选择概率正比于其适值；经pop_size次选择获得用于交叉的种群；设种群中第k个个体的适值为evalk，其中k＝1，2，…，pop_size，则按正比选择方式，其选择概率pk为： p k = eval k / Σ j = 1 pop _ size eval j 其中evalj表示第j个个体的适值，这里j＝1，2.…，pop_size；在获得各个体的选择概率后，再根据选择概率得到各个体的累积概率qk： q k = Σ jj = 1 k p j , k = 1,2 , . . . , pop _ size 其中，qk表示第k个个体的累积概率，pj表示第j个个体的选择概率；根据累计概率qk获得交叉种群；步骤八：交叉；根据交叉概率pc从交叉种群中选择出用于交叉的个体，其中，用于交叉的两个个体为双亲或父代；接着，采用保“1”映射交叉OMX或变异交叉MX的方式来进行交叉操作形成新的个体，称交叉操作所形成的新个体为后代；步骤九：变异；采用双基因“01”相对变异方式执行变异操作，变异操作所形成的个体也称为后代；步骤十：形成新种群；根据GDOP值的大小，从所有后代和父代中选取GDOP最小的pop_size个个体形成新种群；然后返回步骤五。