[发明专利]一种基于包装技术的多卫星导航系统选星方法

说明书

技术领域

本发明涉及多卫星导航系统的选星方法。更具体地，涉及一种基于包装技术的多卫星导航系统选星方法。

背景技术

在卫星导航领域，传统选星方法有：最佳几何精度因子法、准最佳选星方法、最大矢端四面体体积法、最大正交投影法、综合法。这些选星方法不保证选择最优或限制只能选择四颗卫星。上述方法虽易于实现但都存在一个共同的缺点，就是计算量大，实时性不好。随着伽利略、北斗和现代化的俄罗斯卫星导航系统的问世，很快将会有4个不同的星座提供超过40多颗卫星。值得注意的是全球导航卫星系统的时间基准是不同步的，所以接收机计算其相对不同的时间基准的时间偏移时需要超过4颗卫星。在多星座的情况下可见卫星的数量显著增加，这也使递归选星法非常棘手，这也意味着需要从k颗可见卫星中选择最佳的h颗组合，其中k为不同的星座提供的所有可见卫星的总数。例如，k＝40，h＝5，这意味着从≈6.58*10⁵所有子集之间进行搜索。

具体而言，传统选星方法其存在以下缺点：

第一、计算复杂度高：大多数算法基于卫星遍历，在面临数个卫星导航系统的时候，运算量呈现多次方的增长；

第二、实时性差：目前大多数接收机的处理器速度有限且实时性要求又极高，处理大量的方法运算后，使得接收机的实时性面临极大的挑战；

第三、选星结果不理想：这些选星方法不保证选择最优或限制只能选择四颗卫星，未选择到理想的星座，方法已经运行结束；

因此，基于传统选星方法的局限性，需要提供一种基于包装技术的多卫星导航系统选星方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于包装技术的多卫星导航系统选星方法，解决传统选星方法存在的计算复杂度高、实时性差和选星结果不理想的问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于包装技术的多卫星导航系统选星方法，包括如下步骤：

S1、对多卫星导航系统中的所有卫星进行卫星分组；

S2、构造各组的凸包集合；

S3、采用集合包装对所有组的凸包集合进行包装，构造全局凸包，基于全局凸包实现多卫星导航系统选星。

优选地，在步骤S1中，当每个卫星系统的卫星数目足够时，采用按系统进行卫星分组；当卫星系统数目不足时，按照区域划分，即以卫星的方位角每90°区域进行卫星分组。

优选地，在步骤S1中，如果多系统联合使用时，需要先采用多方程组求解系统间时间差或根据电文里播发的时间差信息得到系统间时间差，再通过加权弥补系统间时间差。

优选地，步骤S2进一步包括如下子步骤：

S2.1、设A＝{b₁,...,b_k}为所有卫星的集合，根据卫星分组将集合A分为k/m个组，每个组中卫星的数量为m，设j＝1；

S2.2、计算凸包的划痕，找到布局平面图中第j组的左顶点对第j组中的其他点以关于左顶点的方位角大小顺序标记为

S2.3、设i＝2、判断是否是逆时针方向，若是则将放入第j组的凸包集合B^j；

S2.4、i++后转入步骤S2.3，遍历完第j组中所有的点后转入步骤S2.5；

S2.5、j++后判断j≤k/m是否成立，若是则转入步骤S2.2，若否则步骤S2流程结束。

优选地，步骤S2.2还包括：删除第j组中左顶点的方位角15°的范围内的其他点。

优选地，步骤S3进一步包括如下子步骤：

S3.1、设C为包含所有组的凸包集合{B¹,...,B^k/m}的所有点的集合，集合C中所有的点在布局平面图中的左顶点标记为c₀，以通过c₀的垂直线绕c₀逆时针旋转时最先遇到的点标记为c₁，设i`＝2；

S3.2、进行包装：未标记的点中满足∠c_i`<sub>-2</sub>c<sub>i</sub>`_-1c_i`最大的点标记为c<sub>i</sub>`；

S3.3、i`++后转入S3.2直到c<sub>i</sub>`为左顶点c₀，至此找到所有全局凸包的顶点c₀至c_i`，完成全局凸包的构造，基于全局凸包实现选星。

本发明的有益效果如下：