[发明专利]一种基于北斗GEO卫星的阴影匹配改进算法

说明书

本发明公开了一种基于北斗GEO卫星的阴影匹配改进算法，建立北斗GEO卫星阴影模型；利用GPS和BDS卫星进行初始化定位，得到初始位置P0；运用非视距信号检测技术，判断北斗GEO卫星的可见性；设定候选位置进行阴影匹配定位，并剔除不符合阴影模型的候选位置；根据确定候选位置，在每个候选位置进行卫星可见性预测；利用城市峡谷环境中接收机接收的卫星NMEA‑0183格式数据，获取每颗卫星的载噪比，并依据载噪比进行卫星可见性观测；使用SM打分方案对卫星预测和观测的可见性进行匹配评分；进行匹配评分后对每个候选位置打分，并依据其分值和候选位置得到SM最终定位结果。达到提升“城市峡谷”环境中的卫星定位的定位精度的目的。

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，尤其涉及一种基于北斗GEO卫星的阴影匹配改进算法。

背景技术

随着全球卫星导航系统(GNSS)的不断发展，卫星定位已成为人们日常定位最主要的手段之一。然而在高楼密集、高楼间距离短的“城市峡谷”环境中，由于建筑物对卫星信号的遮挡、反射和衍射，会导致多径干扰、信号衰减、非视距信号(NLOS)被接收和几何精度因子(GDOP)变大，导致定位精度较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于北斗GEO卫星的阴影匹配改进算法，旨在解决现有技术中的“城市峡谷”环境中的卫星定位的定位精度较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种基于北斗GEO卫星的阴影匹配改进算法，包括如下步骤：根据北斗GEO卫星的星历计算出卫星的CGCS2000坐标系下的坐标，并结合3D建筑轮廓模型，建立北斗GEO卫星阴影模型；

利用GPS和BDS卫星进行初始化定位，得到初始位置P0；

运用非视距信号检测技术，判断北斗GEO卫星的可见性，其中所述判断北斗GEO卫星的可见性包括判断用户接收机能否接收北斗GEO卫星的直视信号，若能，则判定用户接收机位于北斗GEO卫星阴影模型的阴影外；若不能，则判定用户接收机位于阴影模型的阴影内；

选用以初始位置P0为中心的矩形搜索区域，设定候选位置进行阴影匹配定位，并依据北斗GEO卫星阴影模型及北斗GEO卫星的可见性，剔除不符合阴影模型的候选位置；

根据确定候选位置，在每个候选位置进行卫星可见性预测；

利用城市峡谷环境中接收机接收的卫星NMEA-0183格式数据，获取每颗卫星的载噪比，并依据载噪比进行卫星可见性观测；

使用SM打分方案对卫星预测和观测的可见性进行匹配评分；

进行匹配评分后对每个候选位置打分，并依据其分值和候选位置得到SM最终定位结果。

其中，按照1～5m×1～5m的网格设定候选位置进行阴影匹配定位。

其中，依据北斗GEO卫星阴影模型及北斗GEO卫星的可见性，剔除不符合阴影模型的候选位置，包括：若判定接收机在北斗GEO卫星阴影模型阴影外，则剔除掉模型阴影内的候选位置；

若判定接收机在北斗GEO卫星阴影模型阴影内，则剔除掉模型阴影外的候选位置。

其中，根据确定候选位置，在每个候选位置进行卫星可见性预测，包括：利用卫星星历计算当前状态下所有卫星的仰角和方位角，通过候选位置周围的3D建筑轮廓模型计算同一方位角下的建筑物边界仰角，对于高于10°截止仰角的卫星，若卫星仰角高于建筑物边界仰角，则预测卫星可见；反之，预测卫星不可见。

其中，获取每颗卫星的载噪比，并依据载噪比进行卫星可见性观测，包括：若载噪比值较高，则其可直视的卫星信号被接收机接收；若载噪比较低，则其卫星信号经建筑物反射、衍射后被接收机接收；若无法接收到载噪比数据，则卫星信号被建筑物完全遮挡。