[发明专利]一种用于单星座卫星导航系统的选星方法

摘要

本发明涉及一种用于单星座卫星导航系统的选星方法，属于卫星导航领域。本方法通过分析最佳可见星组合的几何构型特点，根据各可见星仰角值和方位角值的分布特征并结合四面体体积逐一选出定位解算所需的最少数目可见卫星；有效地解决了传统选星方法中存在大量的矩阵乘法和矩阵求逆的问题，减少了计算量并提升了接收机处理速度；操作简便，选星原理简单，速度高。本方法适用于所有的全球导航卫星系统，同时也满足高动态用户对实时性的要求。

主权项

一种用于单星座卫星导航系统的选星方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、根据不同全球卫星导航系统星座的卫星数目和布局，设置所选卫星组合的GDOP门限值；根据接收机所处位置对卫星导航系统中卫星的视野设置高度截止角；步骤2、根据卫星星历中表征卫星健康状况的相关参数剔除卫星导航系统内的非健康星，计算每个健康卫星在地心地固坐标系下的位置坐标，并根据步骤1设置的高度截止角在健康卫星中获取可见星总数n；步骤3、将可见星在地心地固坐标系下的坐标转换到以用户为中心，分别以其东向、北向和天顶方向为坐标系三轴的ENU坐标系内，并单位化，记录其在以用户为球心的单位球面上的位置坐标；步骤4、在ENU坐标系内，计算各可见星的高度角和方位角，并选择高度角最大的卫星作为选星结果的第一颗卫星S1；步骤5、根据可见星总数进行判断，若n≤6，则在剩余可见星中遍历三星组合，选出与S1组合后对应的四面体体积最大的三星组合作为选星结果的第二、三、四颗星S2、S3、S4，然后转入步骤9；若n＞6，转入步骤6；步骤6、计算各可见星在单位球面上对应的位置与S1在单位球面上对应的位置之间的距离，选择距离最大的可见星作为选星结果的第二颗卫星S2；步骤7、选取第三颗卫星S3；步骤7.1，将除去已确定的S1、S2以外的可见星的高度角与S2的高度角作差，取出差值的绝对值小于α的卫星；步骤7.2，将步骤7.1得到的卫星的方位角与S2的方位角作差；若差值的绝对值大于180°，则将该绝对值再与240°作差；若差值的绝对值小于180°，将该绝对值再与120°作差；步骤7.3，找出步骤7.2得到的差值中绝对值最小的卫星，判断此绝对值是否小于β；若小于，则将此星选作第三颗卫星S3；若不小于，则在α的基础上以一定步长逐渐增加高度角的差值绝对值，重新选取小于新的差值绝对值的卫星，然后按照步骤7.2的方法重新对新选取的卫星方位角作差，直到找到使得方位角差值的绝对值小于β的卫星作为选星结果的第三颗卫星S3；若当高度角差值绝对值增加到30°时还没有选出方位角差值的绝对值小于β的卫星，则取高度角差值绝对值为30°时，方位角差值绝对值最小的卫星作 为选星结果的第三颗卫星S3；步骤8、计算其余可见星与已选出的前三颗卫星S1、S2、S3组成的四面体体积，选择使体积最大的卫星作为选星结果的第四颗卫星S4；步骤9、判断所选四星组合的GDOP值是否小于步骤1中设置的GDOP门限值；若小于，则选星结束；若不小于，则补选一颗与S2、S3、S4方位角差值绝对值之和最大的卫星作为选星结果的第五颗卫星S5，选星结束。