[发明专利]一种基于卫星信号能量和空间方位信息的北斗卫星选星方法

说明书

本发明公开了一种基于卫星信号能量和空间方位信息的北斗卫星选星方法，解决有遮挡物等极端情况下的选星问题。发明包括以下步骤：首先通过盲分离模型得到终端捕获的各个卫星载波信号的强度其次将卫星载波信号的强度作为权重代入卫星相对地心坐标系的方向余弦矩阵中，生成方位和强度的矩阵G；最后由方位和强度的矩阵G求出几何精度因子GDOP，求得最小的GDOP的值所对应的卫星组合即为要选取的卫星组合。本发明解决现有技术在特定场景下所无法完成的选星过程，显著提高定位解算的精度。

技术领域

本发明涉及北斗导航领域，更具体地，涉及一种基于卫星信号能量和空间方位信息的北斗卫星选星方法。

背景技术

目前GPS已广泛运用于飞机、舰船和车辆导航定位，大地、大气测量等领域，随着捕获的可视卫星数目大幅度增加，过多的冗余信息不仅不能大幅度提高卫星的定位精度，相反会使导航解算运算量随之几十倍的增长，严重影响着导航定位解算的实时性，也提高了工程上对多系统接收机的通道数和处理速度的要求，这会大大增加接收机硬件设计难度和成本。所以目前如何从捕获的可视卫星中选取合适的卫星导航系统在保证定位精度的同时有良好的实时性是十分重要的。而GDOP是影响卫星定位精度的主要因素之一，定位星座是由GDOP值最小的卫星组成的，为了达到最佳的定位精度，必须对空间的可见星进行选择，得到使GDOP值最小的星座组合。

现有的方法只考虑了卫星的最优空间位置：即优先选择仰角最大的卫星。我们已经通过盲分离模型得到了各个卫星载波信号的强度。一般而言，强度越强的卫星载波信号，接收机获取的信号抗噪能力越强，定位解算的精度会显著提高。所以这说明，在选星过程中不能单单只考虑卫星的空间位置，还需要将卫星载波信号的强度也考虑进来，这在某些场景的应用中是十分有意义的。例如，在城市中，仰角最大的卫星信号很可能受高楼大厦影响导致接收机接收的信号微弱，在山区接受信号不好的地方也无法做到很精准的定位。

发明内容

本发明为克服现有技术所述的有遮挡物等极端情况下的选星问题，提供一种基于卫星信号能量和空间方位信息的北斗卫星选星方法。

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

S1：通过盲分离模型得到终端捕获的各个卫星载波信号的强度表示第i个卫星的载波信号强度；

S2：将卫星载波信号的强度作为权重代入卫星相对地心坐标系的方向余弦矩阵中，生成方位和强度的矩阵G；

S3：由方位和强度的矩阵G求出几何精度因子GDOP，求得最小的GDOP的值所对应的卫星组合即为要选取的卫星组合。

优选地，所述的S2中的方位和强度的矩阵G为：

其中，φ_i表示第i个卫星的仰角，ψ_i表示第i个卫星的方位角，N表示终端捕获到的卫星数。

优选地，所述的S3中的几何精度因子GDOP的求解公式为：

trace表示对矩阵求迹。

优选地，GDOP的求解是通过遍历的方法，即从捕获的N个卫星中选择4个卫星再将选取四个卫星的载波信号的强度、仰角、方位角代入到方位和强度的矩阵G中进行计算得到最小的GDOP的值，其对应的四个卫星即为所要选取的卫星组合。

其中，ε表示选择的卫星数，即矩阵的阶数。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明通过将载波信号的强度作为权重修改G矩阵，建立基于卫星信号能量和空间方位信息的选星模型，提高了极端场景下的定位精度。

附图说明