[发明专利]一种多GNSS系统快速选星方法

说明书

本发明公开了一种多GNSS系统快速选星方法，属于导航技术领域，通过定义特征斜率描述每颗可见卫星对于当前可见卫星几何构型GDOP的影响，卫星的特征斜率越小表明删除该卫星对整体的GDOP影响越小；进而将选星过程分解为每次都删除特征斜率最小的可见卫星，直到剩余的可见卫星数满足要求；本发明提供的选星方法只需要进行一次矩阵求逆运算，计算效率高，选星速度快，且具有较高的选星准确率，有助于实现多GNSS系统条件下快速定位解算，且最大程度减少定位精度损失。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种多GNSS系统快速选星方法。

背景技术

当前，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)相关产业正处于稳定增长阶段。目前开通并已投入运营的GNSS系统包括美国的GPS、中国的BDS、欧洲的Galileo以及俄罗斯的GLONASS。多GNSS系统条件下，用户在任意时刻能够观测到的可见卫星数远超单一GNSS系统，定位精度将得到大幅度改善。但与此同时，可见卫星数量的快速增长将大幅增加接收机的信号处理和运算负担；并且在部分应用场景中，硬件的通道数有限，只能针对特定数量的可见卫星处理。选星是解决上述问题的有效技术手段，从多GNSS系统的所有可见卫星中选取出指定数量且几何分布较好的卫星集合，即可以保证计算效率减少接收机负担，也可以最大程度保证用户的定位精度。

几何精度因子(Geometric Dilution of Precision，GDOP)是描述卫星几何分布的关键指标。选星的目标是从所有可能的可见卫星集合中尽可能筛选出GDOP最小的一个。当前的选星方法包括两类：一类通过筛选每颗可见卫星的高度角和方位角实现，如专利CN201710619661.6，公开了一种北斗卫星导航系统快速选星方法，该方法从北斗卫星导航系统的所有可见卫星中选择6颗用于定位解算的卫星，利用北斗卫星导航系统的空间几何分布，分别在低仰角区、中仰角区和高仰角区内选星，同时利用四星和多于四颗卫星的GDOP优化公式，采用等价GDOP进行几何精度因子计算，在增加少量内存空间的基础上，避免了传统GDOP计算公式中的矩阵求逆运算，极大降低了接收机信息解算过程中的运算量，且满足用户对卫星定位精确性、实时性和鲁棒性的要求。这类方法计算效率高，选星速度快，但选星准确率较低；

另一类则通过各类仿生算法实现，如专利CN202011336466.0公开了一种禁忌搜索人工蜂群算法下的北斗导航选星方法，方法步骤为：通过获取得到的地面观测点位置信息与北斗导航卫星实时位置信息，计算地面观测点处各北斗导航卫星高度角、方位角；以地面观测点处遮蔽角对各北斗导航卫星进行筛选得到可视卫星集合；利用禁忌搜索人工蜂群算法，以卫星组合方案的几何精度因子GDOP为目标函数，在解空间内对卫星组合方案寻优求解，得到具有最小GDOP的卫星组合方案。本发明将基于禁忌搜索人工蜂群算法应用于北斗导航选星过程，充分发挥人工蜂群算法预先设置参数少，寻优能力强的特点，寻优速度快等优点，有效提高北斗导航应用中选星过程效率，具有较大的价值和实用性。是基于人工蜂群算法进行选星操作，通过“采蜜蜂”，“跟踪蜂”，“侦察蜂”三阶段寻优，在一定迭代次数内，在解空间内搜索得到符合要求的最佳卫星组合。此类算法选星准确率较高，但复杂的优化算法使得难以实现快速选星。

以上提到的两类选星方法均存在一定的缺陷，难以同时顾及选星准确率和计算效率。因此，实现一种兼顾选星准确率和计算效率的多GNSS系统选星方法，对于多GNSS系统条件下快速且高效定位具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术在可见卫星数较多时难以兼顾选星准确率和选星速度的缺陷，提供一种通过递归排除对当前GDOP贡献最小的卫星，计算量小且选星准确率高，有助于实现多GNSS系统条件下快速定位解算，且最大程度减少定位精度损失的多GNSS系统快速选星方法。

根据本申请的一方面，提供了一种多GNSS系统快速选星方法，包括以下步骤：

步骤1、设定初始选星参数；

步骤2、获取多GNSS系统的可见卫星的观测信息；