[发明专利]一种用于卫星导航接收机的快速选星方法

说明书

本发明公开了一种用于卫星导航接收机的快速选星方法。该方法包括步骤有：计算卫星概略位置，预选星座，计算贡献值，按照几何精度因子的贡献值的大小进行排序，从小到大将贡献值小的导航卫星逐一剔除，直至剩余的导航卫星数目满足定位计算所需的最小导航卫星数量的要求。该快速选星方法具有很好的通用性和鲁棒性，可以以较低的计算量将具有最佳几何布局的6～8颗导航卫星快速遴选出来，指导卫星导航接收机完成对有效卫星信号的高效捕获，获得资源、时间消耗和定位精度之间的平衡。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种用于卫星导航接收机的快速选星方法。

背景技术

随着全球卫星导航系统的发展，卫星导航接收机开机时可见卫星数量显著增加，预计未来在亚太地区任意时刻可见的导航卫星数量可以达到40～50颗。选星问题之所以存在，是因为随着国际上多个卫星导航系统的发展以及每个系统卫星数量的增加，用户可见导航卫星的数量显著增加，而与此相对应，用户终端出于减少复杂度和降低功耗的考虑，可能只有12～24个接收通道，存在卫星多而通道少的问题，故此产生了选星问题。

按照现有技术，如果卫星导航接收机按顺序接收所有卫星的导航信号，一方面影响首次定位时间，另一方面增加接收机的功率消耗。另外，当卫星数量大于一定数值后，对几何精度因子的改善也将十分有限。

现有的卫星导航接收机的选星方法是将所有的可选组合进行遍历运算，例如10星选6星的过程中，就需要完成210种组合的计算。而可选卫星数提高至40星后，需要完成的计算组合数将达到383830种，因此传统的选星方法在卫星数量急剧增加的情况下变得无法承担。一方面接收机的功耗会增加，另一方面接收机的首次定位时间也将会变得十分漫长，严重影响导航接收机的用户体验。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于卫星导航接收机的快速选星方法，解决现有技术中由于可见导航卫星数量较多的原因带来的接收机选星时间长、功耗增加进而影响快速定位的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种用于卫星导航接收机的快速选星方法，包括以下步骤：计算卫星概略位置，利用已知的卫星历书概略计算导航接收机所在位置上空可见的多颗导航卫星相对于所述导航接收机的空间位置信息；预选星座，根据所述多颗导航卫星相对于所述导航接收机的空间位置信息，从中选取空间位置均匀分布的部分导航卫星组成预选星座；计算贡献值，对所述预选星座中的每颗导航卫星对几何精度因子的贡献值进行计算；按照贡献值的大小进行排序，从小到大将贡献值小的导航卫星逐一剔除，直至剩余的导航卫星数目满足定位计算所需的最小导航卫星数量的要求。

在本发明用于卫星导航接收机的快速选星方法另一实施例中，所述空间位置信息包括导航卫星相对于所述导航接收机的仰角和方位角。

在本发明用于卫星导航接收机的快速选星方法另一实施例中，所述预选星座包括高仰角的导航卫星和低仰角的导航卫星，并且所述低仰角的导航卫星的方位角在360度周向范围内均匀布设。

在本发明用于卫星导航接收机的快速选星方法另一实施例中，每颗导航卫星对几何精度因子的贡献值的计算方法包括：

第一步，设H_m为选择m个导航卫星作为观测量时的观测矩阵，从m个观测量中去掉第i个导航卫星观测量，得到m－1颗导航卫星的观测矩阵两者有如下关系：

其中，h_i为第i个观测量的观测矢量；

第二步，由Sherman-Morrison公式得：

其中，是一个标量，记为S_i，因此有：

去掉一个观测量后的比多出一项，为了确定的正负，将进行奇异值分解得到：