[发明专利]基于加权受力平衡的多模GNSS选星方法及系统

说明书

本发明涉及基于加权受力平衡的多模GNSS选星方法及系统，选星方法包括以下步骤：配置导航定位所需卫星数目和卫星高度角阈值；根据导航电文确定可见卫星并计算可见卫星的高度角和方位角；求取各个可见卫星对应的受力情况；将可见卫星根据高度角和方位角划分为不同的区域；根据确定的导航定位所需不同区域的卫星数目进行组合，根据求取的可见卫星的受力情况求取对应可见卫星组合的受力的合力，合力最小的卫星组合为所需卫星组合。利用加权受力平衡方法来选取解算卫星组合，可以得到高时效、高精度的定位结果，实时性、精确性、鲁棒性较好。而且，减少了传统选星算法中大量的矩阵运算，占据了较少的计算资源，提高了选星算法的实时性。

技术领域

本发明涉及基于加权受力平衡的多模GNSS选星方法及系统。

背景技术

随着全球卫星导航定位系统迅猛发展，在进行导航定位时可见性数目会急剧增多。传统的基于遍历法寻求具有最小GDOP值组合的GNSS选星方法需要进行大量的矩阵运算，占据了大量的计算资源，影响导航定位的实时性。后续的改进优化方法依然存在着选星组合较多、运算量过大的问题，而基于变权矢量和的GNSS选星算法根据受力平衡思想减少了大量的矩阵运算，具有实时性、准确性、鲁棒性等优点。

现有的多系统选星算法主要有以下两种：一是申请公布号为CN102540214 A的中国专利申请文件中公开了一种基于导航卫星系统信号源的平滑选星方法，首先将可见卫星按仰角分区，然后进行组合选取最优GDOP值组合的卫星组合，之后将选取的卫星组合作为后续历元的选星组合首选项。虽然这种方法减少了部分矩阵运算，但是在初次定位过程中依然存在着用时过长的缺点，而且没有考虑用户测距误差项对定位结果的影响。二是申请公布号为CN106707308 A的中国专利申请文件中公开了一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星算法和装置，该方法不仅考虑了可视卫星的空间位置，也考虑了UERE误差项，然而其计算方法过于复杂，且未考虑多系统定位时的不同的卫星导航定位系统存在的系统性误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于加权受力平衡的多模GNSS选星方法，用以解决现有的选星方法过程比较复杂的问题。本发明同时提供一种基于加权受力平衡的多模GNSS选星系统。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

一种基于加权受力平衡的多模GNSS选星方法，包括以下步骤：

(1)配置导航定位所需卫星数目和卫星高度角阈值；

(2)根据导航电文确定可见卫星并计算可见卫星的高度角和方位角；

(3)求取各个可见卫星对应的受力情况；

(4)将可见卫星根据高度角和方位角划分为不同的区域；

(5)根据确定的导航定位所需不同区域的卫星数目进行组合，根据求取的可见卫星的受力情况求取对应可见卫星组合的受力的合力，其中，合力最小的卫星组合为导航定位求解所需卫星组合。

本方案提供的基于加权受力平衡的多模GNSS选星方法，根据可视卫星所属系统、空间位置确定可视卫星在站心坐标系的受力状况，根据可视卫星的高度角、方位角进行分组，然后分析各组卫星的受力状况，选取最接近受力平衡状态的一组卫星作为导航定位解算卫星。利用加权受力平衡方法来选取解算卫星组合，可以得到高时效、高精度的定位结果。该方法可以实现在多系统定位下快速确定解算卫星，实时性、精确性、鲁棒性较好。而且，减少了传统选星算法中大量的矩阵运算，占据了较少的计算资源，同时减少了可选卫星组合的数目，提高了选星算法的实时性。另外，该方法不仅考虑了卫星的空间位置分布，同时考虑了不同卫星系统本身的系统误差，也考虑了由于卫星空间位置分布的不同引起的测距误差。

进一步地，所述可见卫星的高度角和方位角的计算过程包括：