1.一种基于选星模板的多卫星导航系统选星方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)导入包含所有可见卫星信息的多星座混合星历及观测数据,设定选星数目k和选星时间间隔T,计算每颗卫星在地心地固坐标系下的三维坐标和视线方向的方位角、高度角;
2)剔除不健康的卫星及低于截止高度角的卫星,获得剔除后的可见卫星数,如果可见卫星数小于选星数,则将所有可见卫星作为选星结果,执行步骤7),否则执行步骤3);
3)根据选星数目k构建选星模板;
4)如果在选星模板中高高度角区间的卫星数只有一颗,那么将该颗卫星的高度角设置为90°,如果大于1颗,那么将卫星的高度角都取为75°,然后在方位上均匀地分布在高高度角区间;在低高度角区域,所有卫星的高度角保持相等,取值范围在15°~25°,并在方位上均匀分布在该低高度角区域;计算k除以4的余数,该余数为在选星模板中中高度角区间的卫星数目,同样保证中高度角区间选星模板卫星高度角相等并均匀分布;
5)从实际卫星分布中寻找与选星模板卫星视线方向夹角最小的k颗卫星,同时在选星过程中不断地旋转选星模板,选星模板的旋转区间根据上一次选星时的最优旋转角度确定,假设上一次选星时选星模板的最优旋转角度为e,则当前的选星模板的旋转区间为[e-f,e+f],f根据选星间隔和选星模板对称性确定,如果是第一次选星,则选星模板的旋转角度根据选星模板的对称性确定,在选星模板的旋转过程中,每将选星模板旋转一个角度就进行一次选星,同时计算对应的加权PDOP值;
6)将选星模板旋转过程中拥有最小加权PDOP值时对应的卫星组合作为选星结果,同时存储对应的选星模板旋转角度作为最优旋转角度;
7)找出选星结果中只有一颗卫星的导航卫星系统,排除该卫星,得到最终的选星结果;
8)如果步骤7)的选星结果可用或者距离下一次选星的时间间隔小于T,继续沿用步骤
7)的选星结果进行定位,反之重复步骤1)~步骤7)的选星过程,获得新的选星结果作为最终的选星结果。
2.根据权利要求1所述的基于选星模板的多卫星导航系统选星方法,其特征在于,步骤
3)中,选星模板的构建方法如下:将卫星按照高度角划分为三个区间,分别为高高度角区间,中高度角区间,低高度角区间,区间范围分别为(60°~90°),(30°~60°),(0°~30°),然后将高高度角区间、低高度角区间的卫星比例设置为1:3,分布在高高度角区间、中高度角区间、低高度角区间的卫星数分别为n1,n2,n3。
3.根据权利要求2所述的基于选星模板的多卫星导航系统选星方法,其特征在于,n1=floor(k/4),n3=3·n1,n2=k-n1-n3,其中floor()表示向下取整。
4.根据权利要求1所述的基于选星模板的多卫星导航系统选星方法,其特征在于,步骤
5)中,利用公式di=min(di1,di2,…,dij,…,din)寻找与选星模板卫星视线方向夹角最小的实际卫星,其中,dij=ai1bj1+ai2bj2+ai3bj3;ai1=cos(Ei)cos(Ai);ai2=cos(Ei)sin(Ai);ai3=sin(Ei);i,j分别表示第i颗选星模板卫星和第j颗实际卫星,n表示可见卫星数;Ei,Ai分别表示选星模板卫星i的高度角和方位角,bj1,bj2,bj3的表达式与ai1,ai2,ai3相同。
5.根据权利要求1所述的基于选星模板的多卫星导航系统选星方法,其特征在于,步骤
5)中,加权PDOP值,即WPDOP值的计算公式如下:
其中,gii(i=1,2,3)是矩阵G的对角元素,G=(ATQ-1A)-1,Q=diag(q1,q2,…,qi,…,qn),qi=a2+(b/sin(Ei))2,A为观测方程的系数阵,Q是一个对角阵,表示观测值的方差阵,Ei表示第i颗实际卫星的高度角。
6.根据权利要求5所述的基于选星模板的多卫星导航系统选星方法,其特征在于,对于GPS,Galileo和北斗卫星导航系统BDS而言,a=b=0.3m;对于GLONASS而言,a=b=0.45m。
7.根据权利要求1所述的基于选星模板的多卫星导航系统选星方法,其特征在于,所述选星模板中中高度角区的卫星高度角设为45°。