[发明专利]一种改进型吉布斯采样的北斗卫星选择方法

说明书

本发明公开了一种改进型吉布斯采样的北斗卫星选择方法，其特征是按如下步骤进行：首先计算出监测点处的北斗可视卫星的方位角和高度角，得到选择n颗北斗卫星的状态矩阵，并将GDOP值作为北斗卫星选择的目标函数；然后利用优化的吉布斯采样算法，搜索能使目标函数值最小的北斗卫星组合，得到最优解，算法中设计的“自适应掠动”改进策略可以避免算法陷入局部最优，更好地收敛到最优的北斗卫星选择方案。本发明将优化的吉布斯采样算法应用于北斗卫星选择过程，充分发挥了吉布斯采样算法复杂度低、收敛速度快、性能良好等先天优点，有效提高北斗卫星选择的质量和效率，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于北斗卫星导航定位领域，具体地说是一种改进型吉布斯采样的北斗卫星选择方法。

背景技术

在北斗卫星导航定位的各种应用中，为了保证定位精度，需要从多颗可观测北斗卫星中选出合适的n(n≥4)颗北斗卫星用于解算。从研究中发现，当观测误差一定时，观测处和参与定位的n颗北斗卫星几何关系的差异将直接影响定位误差。导航北斗卫星定位方程的最终求解结果可表达为：

ΔX＝GDOP·Δρ (1)

在式(1)中，ΔX为位置误差，Δρ为观测误差，GDOP(geometrical dilution ofprecision)为几何精度衰减因子。GDOP反映了观测处和北斗卫星之间的空间几何关系。在观测误差一定时，GDOP值越小，位置误差越小，定位精度越高。

现有的北斗卫星选择方法主要有传统遍历选星算法和几何优化法等。传统遍历选星算法通过遍历所有的北斗卫星组合，选出GDOP值最小的n颗北斗卫星作为最佳组合，该算法的定位精度最高，但计算量大，实时性较差，难以适用于高动态观测。蚁群算法作为一种典型的进化算法，是可以用于北斗卫星选择问题的求解的，它通过蚁群的正反馈机制，迭代搜索求解，可以在可接受的时间范围内得到近似最优解。

发明内容

本发明为解决上述现有方法中存在的不足之处，提供一种改进型吉布斯采样的北斗卫星选择方法，以期充分发挥吉布斯采样复杂度低、收敛速度快、性能良好等先天优点，有效提高北斗卫星选择的时效性和所选北斗卫星组合的定位精度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明一种改进型吉布斯采样算法的北斗卫星选择方法的特点是应用于从观测点处的多颗北斗可视卫星中选择n颗北斗卫星的过程中，并按如下步骤进行：

步骤1、计算可视卫星的方位角和高度角；

步骤1.1、以观测点为原点O，以地球椭球的长半轴为X轴，以地球椭球的短半轴为Y轴，以地球椭球的法线为Z轴，构建载体坐标系；

利用式(1)得到可视卫星在载体坐标系下的坐标

式(1)中，X_zs，Y_zs，Z_zs分别表示所述可视卫星在载体坐标系下的X轴坐标值、Y轴坐标值和Z轴坐标值；X_es，Y_es，Z_es分别表示所述可视卫星在地心坐标系下的X轴坐标值、Y轴坐标值和Z轴坐标值；X_p，Y_p，Z_p分别表示所述观测点在地心坐标系下的X轴坐标值、Y轴坐标值和Z轴坐标值；H为载体坐标系和地心坐标系的转换矩阵；并有：

式(2)中，B_p,L_p为观测点的大地纬度和经度；

步骤1.2、利用式(3)和式(4)分别得到所述可视卫星的方位角A_s和高度角E_s：