CN102540214B - 一种用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法，包括第一次选星步骤和后续选星步骤，在后续的各次选星步骤中，采取了“将上次入选且本次可见的卫星作为本次入选卫星”、“先增选满NUM颗卫星再判断GDOP值”、“增选后如果需要改选，只改选新增选的卫星”、等方法步骤，并且在后续选星时新引入了“上升星和下降星”的判定规则及其优先级排序规则和相应的处理流程。本方法减少了相邻两次选星结果中的变化卫星数目，保持了选星结果的平滑性，在满足定位精度要求的前提下，使得接收该信号源发出的导航信号的接收机在换星时刻的定位精度更好，基本不会出现短时间内无法定位的现象。

Description

一种用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法

技术领域

本发明属于卫星导航系统信号源设计领域，具体涉及一种用于导航卫星系统信号源的选星方法。 

背景技术

导航卫星系统的信号源可以为卫星导航领域的各项研究、仿真和测试提供可重复的模拟信号，是单、多模导航接收机开发与验证的必备工具。同时，在不便于架设天线的环境中，如偏远山区和气候恶劣的地区，信号源也可以保证导航终端的正常工作，大大降低了架设天线的建设成本和维护费用。 

为了降低信号源实现的成本，可以在所有可见卫星中选择满足定位精度要求的若干颗卫星，进而仅仅模拟产生这几颗卫星的导航信号。这与卫星导航信号接收机在定位解算时的选星过程类似，因此，信号源在选星方面，可以借鉴现有的导航信号接收机的选星方法。 

专利号为200910086180.9，公开号为CN101571581的中国发明专利公开了一种导航卫星系统的快速选星方法，其步骤如下： 

步骤1：配置参数 

根据定位需要和接收机性能以及组合卫星个数，配置所需选取定位卫星的最大数目和星座GDOP值的初步限制要求以及遮蔽角MA。 

步骤2：计算所有卫星位置，获取每颗的卫星仰角El和方位角Az，并剔除仰角小于遮蔽角MA的卫星，剩余的为可见星。 

通过卫星星历得到所有当前可见卫星的位置，并将属于不同卫星系统的各卫星位置转换至某一种选定的坐标系中。 

卫星仰角El的范围为-90°～90°，方位角Az的范围为0°～360°，不在此范围内的，应按卫星所在象限进行修正。认为卫星俯仰角El大于等于遮蔽角MA即为可见卫星。 

步骤3：对可见星按仰角分区 

在选星之前，将所有可见卫星按仰角大小分为高仰角(75°＜El≤90°)、中仰角(40°≤El≤75°)和低仰角(MA≤El＜40°)三个区域。统计各区域中的可见卫星数，高仰角卫星数记为K0，中仰角卫星数记为K1，低仰角卫星数记为K2。 

步骤4：从所有可见卫星中选择仰角最大的一颗卫星作为所选的第一颗卫星S1。 

步骤5：根据高仰角卫星数K0和卫星S1的仰角大小，判断是否需要在高仰角卫星区域中增选一颗卫星。 

具体判断方法如下： 

如果卫星S1的仰角≥80°，不进行增选； 

如果高仰角卫星数K0≤1，不进行增选； 

如果以上两点均不满足，且高仰角区域至少有1颗卫星与卫星S1的方位角相差超过30°，则在高仰角区域选择一颗与卫星S1方位角相差最大者作为所选2号卫星S2，否则不进行增选。 

步骤6：分别在中、低仰角卫星区域中选星 

设定需要选取的中仰角区域最大卫星数Kz和低仰角区域最大卫星数Kd，对于单系统或双系统，配置原则为：Kz＝Kd＝3。 

然后，根据每个区域的卫星数，遵从方位角等距的原则(两两相邻卫星的方位角之差大小相等)，从中、低仰角卫星区域选择相应数量的卫星。注意，S1不计入该步骤的所选卫星数。 

如果中仰角卫星数K1≤Kz，或者当高仰角卫星数K0＝0，且K1≤Kz+1时，以优先剔除仰角较大者为原则，剔除所有两卫星之间方位角之差与仰角之差的和小于30°中的一颗，其余卫星全选。 

否则，先在中仰角区域中选出与最大仰角卫星S1方位角相差最接近30°的卫星，然后，以此卫星为基础，按需要选取中仰角卫星数Kz，将中仰角区域按方位角等距的原则分为Kz个区域，再在每个区域中选择1颗卫星方位角与该区域中心位置方位角之差最小的卫星。 

如果低仰角卫星数K2≤Kd，以优先剔除仰角较小者为原则，剔除所有两卫星之间方位角之差与仰角之差的和小于30°中的一颗，其余卫星全选。 

否则，先在低仰角区域选出与最大仰角卫星S1的方位角之差最接近180°的一颗，然后，以此卫星为基础，按需要选取低仰角卫星数Kd，将低仰角区域按方位角等距的原则分为Kd个区域，再在每个区域中选择1颗卫星方位角与该区域中心位置方位角之差最小的卫星。 

步骤7：获取GDOP并判定其是否满足要求 

根据选星结果，按照公式(1)计算GDOP。 

$\mathrm{GDOP}=\sqrt{\mathrm{tr}\left[{\left(H^{T}H\right)}^{-1}\right]}---\left(1\right)$

其中，H表示用户至卫星的方向余弦矩阵，即观测矩阵，H是一个n×(3+l)的矩阵，n表示选择的可见卫星数，l表示组合导航卫星系统个数，对于单系统，l＝1，tr(·)表示求矩阵的迹，H^T表示矩阵H的转置。 

根据事先设定的GDOP的限制要求，判断算出的GDOP值是否满足要求。如果GDOP满足要求，则完成输出选星结果并结束本次选星过程，否则判断已入选卫星数是否小于所需的最大定位卫星数目，如果是，则进入步骤8，否则进入步骤9。 

步骤8：在中仰角或者低仰角区域增选卫星：按中仰角卫星优先的原则，从中仰角区域或低仰角区域增选1颗卫星，要求与所有已选卫星的方位角相差超过20°，如果不存在这样的卫星，则按5°的步长逐步降低该方位角之差进行选取，完成本次增选后返回步骤7。 

步骤9：剔除卫星：在所有已选卫星中，除卫星S1外，以优先剔除较大仰角卫星的原则，剔除中、低仰角卫星中两两方位角之差最小的1颗卫星。 

步骤10：改选卫星：按低仰角卫星优先的原则，从低仰角区域或中仰角区域选择1颗与所有已选卫星方位角相差最大的卫星，完成本次改选后，返回步骤7。 

我们发现，将上述快速选星的方法应用到导航卫星系统的信号源中进行第一次选星时，没有太大问题，但是实际应用时，随着时间/位置的变化，可见星的信息也在变化，因此，需要每隔一定的时间重新进行选星，而该方法用于连续选星时，会存在如下问题：该专利方法只披露了如何进行一次选星，如果要利用本方法进行连续选星，只能是每次都重复执行所有的步骤，其结果是：每一次的选星结果相对独立，前一次的选星结果不会影响到后一次的选星结果，这很可能会导致前后两次选星结果中，发生变化的卫星数目过多。对于信号源的应用而言，由于模拟的卫星数目有限(这能有效地降低信号源的实现成本)，这就可能导致在两次选星之间入选的卫星变化过多，使得利用该信号源的接收机需要重新捕获、跟踪，从而造成在这段时间内接收机无法定位，或定位异常，这对一些采用了某种选星策略的接收机而言，会造成定位精度不高、定位时间较长等现象。 

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提出的一种用于导航卫星 系统信号源的平滑选星方法，包括如下所述的第一次选星步骤： 

1)配置参数，确定需要模拟的卫星数目NUM； 

2)获取卫星位置，计算所有卫星的仰角El和方位角Az，去掉仰角小于遮蔽角MA的卫星，剩余的为可见星； 

3)对可见星按仰角分区； 

4)从所有可见卫星中选择仰角最大的卫星作为所选的第一颗卫星S1； 

5)根据高仰角卫星数K0和卫星S1的仰角大小，判断是否需要在高仰角卫星区域中增选一颗卫星； 

6)分别在中、低仰角卫星区域中选星； 

7)获取GDOP并判定其是否满足要求，如果满足要求，则输出本次选星结果并结束本次选星，否则判断已入选卫星数是否小于需要模拟的卫星数NUM，如果是，则进入8)，否则进入9)； 

8)在中仰角或者低仰角区域增选卫星并返回7)； 

9)剔除卫星； 

10)改选卫星并返回7)；其特征是：开始后续各次选星之前，先设定相邻两次选星的时间间隔及判别角DTA，然后每次选星依次按照如下步骤进行： 

步骤一：计算当前时刻所有卫星位置，获取每颗卫星的仰角El和方位角Az并去掉仰角小于遮蔽角MA的卫星，剩余的为可见星； 

步骤二：如果步骤一得到的可见卫星数目大于所述需要模拟的卫星数目NUM，转入步骤三，否则将所有可见卫星作为本次选星结果并转入步骤八； 

步骤三：将所有上次入选且本次可见的卫星作为本次选星入选结果的一部分，判断上次入选且本次可见的卫星数目是否等于需要模拟的卫星数目NUM，如果 是，则转入步骤四，否则转入步骤五； 

步骤四：判断上次入选且本次可见的卫星中，仰角最小的一颗卫星的仰角是否小于所述判别角DTA且小于上次选星时刻的该卫星的仰角，如果是，则将该卫星剔除并转入步骤七；否则转入步骤六； 

步骤五：重复执行所述第一次选星步骤中的在中仰角或者低仰角区域增选卫星步骤，直至本次总的入选卫星数目等于NUM，计算入选的NUM颗卫星的GDOP值，如果该GDOP值未超过所述GDOP门限值，则将该NUM颗卫星作为本次选星结果，转到步骤八；如果该GDOP值超过了所述GDOP门限值，则首先以优先剔除较大仰角卫星的原则，在增选卫星中剔除与所有入选卫星两两方位角之差最小的那一颗卫星，然后转到步骤七； 

步骤六：计算NUM颗卫星的GDOP值，如果该GDOP值未超过所述GDOP门限值，则将该NUM颗卫星作为本次选星结果，转到步骤八；如果该GDOP值超过了所述GDOP门限值，则首先执行所述第一次选星步骤中的剔除卫星步骤，然后转到步骤七； 

步骤七：将被剔除卫星纳入未入选卫星集合中，按照优先级由高到低对未入选的可见卫星进行排序，上升星的优先级高于下降星，上升星中仰角小的卫星优先级高于仰角大的卫星，下降星中仰角大的卫星优先级高于仰角小的卫星；从优先级最高的未入选卫星开始，将其逐个加入到已入选卫星星座并计算GDOP，找到第一个GDOP值小于门限值的卫星星座作为本次选星结果，若所有组合的GDOP值均超过门限值，则选择GDOP最小的卫星星座作为本次选星结果，然后转到步骤八；下降星是指上次选星时刻的仰角大于本次选星时刻仰角的卫星；上升星是指上次选星时刻的仰角小于本次选星时刻仰角或上次选星时刻不可见而本次选星时刻可见的卫星； 

步骤八：结束本次选星流程。 

所述的第一次选星步骤中，在完成2)步后，先判断可见星数目是否超过NUM颗，如果不超过NUM颗，则直接将所有可见星作为第一次选星结果输出，否则继续执行后续步骤；在完成6)步以后，先判断入选的卫星数目是否不足NUM颗，如果是，则先重复执行8)步中的增选卫星步骤，直至入选的总卫星数目达到NUM颗，然后判断GDOP是否满足要求，否则直接判断GDOP是否满足要求，如果GDOP满足要求，则将入选的NUM颗卫星作为本次选星结果输出，否则，执行所述的9)步剔除一颗卫星，然后将其他未入选的可见星逐颗加入到已入选星中并计算其GDOP，以GDOP值最小的卫星组合作为本次选星结果输出。 

所述相邻两次选星的时间间隔不超过30分钟。 

需要模拟的卫星数目NUM，对于模拟产生一种导航卫星信号的信号源而言，为6或7或8颗，对于模拟产生两种导航卫星信号的信号源而言，为7或8或9颗。 

所述6)步分别在中、低仰角卫星区域中选星时，选星的总数不超过NUM-2颗。 

上述技术方案中所述的“第一次选星步骤”，包括了背景技术中提及的中国专利200910086180.9的技术方案的所有步骤。即：本专利技术方案以200910086180.9的技术方案作为第一次选星所采用的步骤。 

从上面的描述可以看出，本发明提出的技术方案，在后续的各次选星过程中，采取了“将上次入选且本次可见的卫星作为本次入选卫星”、“先增选满NUM颗卫星再判断GDOP值”、“增选后如果需要改选，只改选新增选的卫星”、“以GDOP值最小的卫星组合作为最终选星结果”等方法步骤，并且在后续选 星时新引入了“上升星和下降星”的判定规则及其优先级排序规则和相应的处理流程。此外，作为进一步的优化，本发明还提出了对第一次选星步骤中的GDOP计算判定步骤和增选卫星步骤进行调整，在可见卫星数目大于或等于NUM颗的情况下，先将卫星增选满NUM颗，然后再计算判定GDOP并进行可能的改选，这就保证了第一次选星就能输出NUM颗卫星信息。 

这些方法上的改进，减少了相邻两次选星结果中的变化卫星数目，保持了选星结果的平滑性，在满足定位精度要求的前提下，使得接收该信号源发出的导航信号的接收机在换星时刻的定位精度更好，基本不会出现短时间内无法定位的现象。 

附图说明

附图1为本发明提出的一种用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法的总体流程图； 

附图2为本发明具体实施例对应的平滑选星方法的总体流程图； 

附图3为本发明具体实施方式运行过程中，24小时内每次选星可见卫星颗数； 

附图4为本发明具体实施方式运行过程中，24小时内前后两次选星结果中发生变化的卫星颗数； 

附图5为本发明具体实施方式运行过程中，24小时内每次入选卫星组成的GDOP值。 

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明技术方案的具体实施方式。 

附图2给出了本具体实施方式的总体流程图。 

在某一时刻，信号源可以模拟多个组合星座中的多颗卫星信号，现要从中 选出相对于用户位置可见且满足定位精度要求的几颗卫星，并将模拟出的卫星信号送入接收机中进行定位解算。考虑到GPS导航定位系统是目前最为完善的系统，因此这里采用GPS单系统进行分析，选星历元时刻为北京时间2011年11月7日上午9点，地点为成都市天府广场。 

步骤1：配置参数 

根据定位精度要求及选星平滑程度，确定选星时间间隔为12.5分钟，需模拟的卫星信号最大数目NUM为8，几何精度因子GDOP门限值设定为5，遮蔽角MA为5°以及判别角DTA为15°。 

需要说明的是，这里将需模拟的卫星信号最大数目NUM设定为8颗，是在定位性能与接收机实现的成本和复杂度之间的折中，因为虽然信号源模拟超过4颗卫星(双系统5颗卫星)，接收机就能工作，但是若卫星数太少，可能导致GDOP值过高，影响定位性能；若卫星数过大，则信号源实现成本和复杂度会增高。 

步骤2：计算所有卫星位置，获取可见卫星仰角El和方位角Az 

根据信号源端输入的时间信息和星历参数，在地心地固坐标系中计算所有卫星位置；再根据输入的接收机位置信息，得到每颗卫星的仰角El，仰角大于等于遮蔽角MA即认为该卫星相对于用户位置为可见卫星；卫星方位角Az的范围为0°～360°，不在此范围内的，应按卫星所在象限进行修正。 

表1各颗卫星相对于用户位置的仰角和方位角 

表1中列出了32颗在轨GPS卫星在北京时间2011年11月7日上午9点相对于成都天府广场的仰角El和方位角Az。根据实际采集到的卫星信息，ID为1的卫星工作不正常，为了真实的模拟空中的GPS信号，将该卫星去掉。 

其中，仰角大于5°的卫星为S₃，S₆，S₇，S₈，S₁₁，S₁₃，S₁₆，S₁₉，S₂₃，S₂₄，S₂₈，这11颗卫星即为第一次选星过程中的可见卫星。 

步骤3：在所有可见卫星中进行第一次选星，按照可见卫星仰角El大小进行分区 

将步骤2中得到的11颗可见卫星按仰角进行分区，分区结果如下： 

75°＜El≤90°的高仰角卫星K0＝1，编号为S₁₉； 

40°＜El≤75°的中仰角卫星K1＝3，编号为S₁₃，S₃，S₇； 

5°＜El≤40°的中仰角卫星K2＝7，编号为S₂₃，S₆，S₂₄，S₁₁，S₁₆，S₈，S₂₈； 

步骤4：因为可见卫星数为11大于选定的需模拟的卫星信号最大数目8，继续下面的步骤进行第一次选星的流程。 

步骤5：从所有可见卫星中选择仰角最大的S₁₉作为所选的第一颗卫星S1。 

步骤6：根据高仰角卫星数K0和卫星S1的仰角大小，判断是否需要在高仰角卫星区域中增选一颗卫星。 

因为S1的仰角≥80°且K0＝1，故不在高仰角区域增选。 

步骤7：在中、低仰角卫星区域中选星 

设定需要选取的中仰角区域最大卫星数Kz和低仰角区域最大卫星数Kd，对于GPS单系统，经验值设为：Kz＝Kd＝3。 

因为中仰角卫星数K1＝3，所以需要以优先剔除仰角较大者为原则，剔除中仰角卫星与所有可见卫星之间方位角之差与仰角之差的和小于30°中的一颗。 

表2中列出了3颗中仰角卫星与11颗可见卫星之间方位角之差与仰角之差的和，从表2中可以看到3号卫星与6号卫星的方位角之差与仰角之差的和小于30°，故将中仰角区域中的3号卫星首先剔除，13号和7号卫星入选。 

表2中仰角卫星与所有可见卫星之间方位角之差与仰角之差的和 

因为低仰角卫星数K2＝7，所以需要在低仰角区域中选出3颗卫星。 

最大仰角卫星S₁₉的方位角为96.07°，从表3中可以看到在低仰角区域中，与S₁₉的方位角之差最接近180°的卫星是28号卫星，因此28号卫星首先入选。 

表319号卫星与各低仰角卫星方位角之差 

然后，以28号卫星为基础，将低仰角区域按方位角等距的原则划分为3个区域，分别为区域1，区域2，区域3。3个区域中心位置的方位角分别为269.75°，29.75°和149.75°。在区域2和区域3中分别选择1颗与该区域中心位置方位角之差最小的卫星。 

表4各低仰角卫星与区域2、区域3中心位置方位角之差 

从表4中可以看到6号卫星与区域2中心位置的方位角之差最小，24号卫星与区域3中心位置的方位角之差最小，故6号卫星和24号卫星入选。表4中，由于28号卫星已入选，所以无需进行计算。 

步骤8：统计已入选卫星颗数，判断是否需要进行增选 

现已入选的卫星包括S₁₉，S₁₃，S₇，S₂₈，S₆，S₂₄共6颗，小于设定的需模拟的卫星信号最大数目8，因此需要在未入选的中、低仰角卫星中进行两次增选，选满8颗为止。 

从中、低仰角区域中仰角最大的未入选卫星开始，判断这颗卫星与已入选卫星的方位角之差是否均超过20°。从表5中可以看到3号卫星与6号卫星的方位角之差小于20°，故不选择3号卫星；23号卫星与已入选卫星的方位角之差均超过了20°，因此第一次增选将23号卫星选入。 

表5第一次增选过程中未入选卫星与已入选卫星方位角之差 

11号卫星与23号卫星的方位角之差为18.95°，16号卫星与23号卫星的方位角之差为134.40°，通过表5以及以上数据可知，3号卫星和11号卫星与已入选卫星的方位角之差并非均超过20°，16号卫星满足与已入选卫星方位角之差均超过20°的增选条件，因此第二次增选将16号卫星选入。 

步骤9：计算8颗卫星的GDOP 

现已入选的卫星包括S₁₉，S₁₃，S₇，S₂₈，S₆，S₂₄，S₂₃，S₁₆，根据背景技术中的公式(1)计算8颗卫星的GDOP＝1.822。 

步骤10：判断GDOP大小并确定是否需要改选卫星 

GDOP值小于设定的门限值5，可以认为本次选星结果满足要求，不需要进行改选，至此完成第一次选星过程。 

步骤11：在所有可见卫星中进行第二次选星流程，按照选星时刻的时间重新计算所有卫星位置。 

由于选星时间间隔取为12.5分钟，因此第二次的选星时刻为北京时间2011年11月7日上午9时12分30秒，按照步骤2可重新计算所有卫星位置并得到每一颗卫星的仰角和方位角，第二次选星过程中的可见卫星ID及仰角如表6所示。 

表6第二次选星中的可见卫星及其仰角 

步骤12：第二次选星中共有11颗可见卫星，大于设定的需模拟的卫星信号最大数目8，需要继续下面的步骤进行选星流程。 

步骤13：根据上次入选且本次可见的卫星颗数，判断是否需要进行增选或改选。 

第一次选星入选卫星包括S₁₉，S₁₃，S₇，S₂₈，S₆，S₂₄，S₂₃，S₁₆，这8颗卫星在本次选星时刻均属于可见卫星，因此第一次入选且第二次可见卫星共有8颗，等于设定的需模拟的卫星信号最大数目。 

在这8颗卫星中，仰角最小的卫星为28号卫星，其仰角小于判别角15°，但是大于第一次选星时刻的仰角，所以28号卫星无需剔除。 

因此第二次入选的卫星包括S₁₉，S₁₃，S₇，S₂₈，S₆，S₂₄，S₂₃，S₁₆，根据公式(1)计算8颗卫星的GDOP＝1.845。选星结果满足要求，至此完成第二次选星 过程。可以看到第一次选星结果与第二次选星结果一致，入选卫星没有发生变化，达到平滑过渡的目的。 

完成第二次选星流程之后，在下一个选星时刻进入步骤11继续执行第三次选星流程。 

步骤11’：在所有可见卫星中进行第三次选星，按照选星时刻的时间重新计算所有卫星位置 

第三次的选星时刻为北京时间2011年11月7日上午9时25分00秒，按照步骤2可重新计算所有卫星位置并得到每一颗卫星的仰角和方位角，第三次选星过程中的可见卫星ID及仰角如表7所示。 

表7第三次选星中的可见卫星及其仰角 

步骤12’：第三次选星中共有11颗可见卫星，大于设定的需模拟的卫星信号最大数目8，需要继续下面的步骤进行选星流程。 

步骤13’：根据上次入选且本次可见的卫星颗数，判断是否需要进行增选或改选。 

第二次选星入选卫星包括S₁₉，S₁₃，S₇，S₂₈，S₆，S₂₄，S₂₃，S₁₆，这8颗卫星在本次选星时刻均属于可见卫星，因此第二次入选且第三次可见卫星共有8颗，等于设定的需模拟的卫星信号最大数目。 

在这8颗卫星中，仰角最小的卫星为16号卫星，其仰角小于判别角15°，而且小于第二次选星时刻的仰角，所以16号卫星需要剔除。 

在11颗可见卫星中，未入选的可见卫星包括16号、3号、11号和8号卫星，由表6和表7可知，8号卫星和11号卫星属于上升星，8号卫星的仰角小于11号卫星的仰角；3号卫星和16号卫星属于下降星，3号卫星的仰角大于16号卫星的仰角，将未入选卫星按照优先级由高到低排序结果为：S₈，S₁₁，S₃，S₁₆。先将8号卫星与S₁₉，S₁₃，S₇，S₂₈，S₆，S₂₄，S₂₃这7颗已入选卫星组成8颗卫星的卫星星座，计算得到GDOP＝2.065，未超过GDOP门限值，因此8号卫星入选，至此完成第三次选星过程。可以看到第二次选星结果与第三次选星结果相比，只有一颗入选卫星发生了变化，达到平滑过渡的目的。 

完成本次选星流程之后，在下一个选星时刻返回步骤11继续执行。 

若以12.5min作为选星时间间隔，则在24小时内需要进行116次选星过程。图3至图5中，表示了按照本发明所述在成都天府广场北京时间2011年11月7日上午9点开始，24小时内选星过程的一些情况，横坐标均表示选星次数。 

从图3中可以看到，在24小时内，成都天府广场上空的可见GPS卫星数大于8颗的概率超过95％，设定需模拟的卫星信号最大数目NUM为8可以有效保证每次选星选满的概率，为选星结果的平滑程度提供了保障。 

从图3中发现，第40次选星时，可见卫星的颗数只有8颗，而从图4中可以看到第40次和第39次的选星结果未发生变化，可以说明在可见卫星不足够多的情况下，本发明可以达到选星结果平滑过渡的目的。 

图5表示24小时内每次入选卫星组成的GDOP值，可以看到在平滑过渡的基本目标下，GDOP值符合事先设定的门限值，可以达到定位精度的要求。因此可以说明，本发明是切实可行的。 

Claims (5)

1.一种用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法，包括如下所述的第一次选星步骤：

1)配置参数，确定需要模拟的卫星数目NUM；

2)获取卫星位置，计算所有卫星的仰角El和方位角Az，去掉仰角小于遮蔽角MA的卫星，剩余的为可见星；

3)对可见星按仰角分区；

4)从所有可见卫星中选择仰角最大的卫星作为所选的第一颗卫星S1；

5)根据高仰角卫星数K0和卫星S1的仰角大小，判断是否需要在高仰角卫星区域中增选一颗卫星；

6)分别在中、低仰角卫星区域中选星；

7)获取GDOP并判定其是否满足要求，如果满足要求，则输出本次选星结果并结束本次选星，否则判断已入选卫星数是否小于需要模拟的卫星数NUM，如果是，则进入8)，否则进入9)；

8)在中仰角或者低仰角区域增选卫星并返回7)；

9)剔除卫星；

10)改选卫星并返回7)；

和后续选星的步骤一：计算当前时刻所有卫星位置，获取每颗卫星的仰角El和方位角Az并去掉仰角小于遮蔽角MA的卫星，剩余的为可见星；

其特征是：开始后续各次选星之前，先设定相邻两次选星的时间间隔及判别角DTA，然后每次选星时依次执行所述的后续选星的步骤一和如下步骤：

步骤二：如果步骤一得到的可见卫星数目大于所述需要模拟的卫星数目NUM，转入步骤三，否则将所有可见卫星作为本次选星结果并转入步骤八；

步骤三：将所有上次入选且本次可见的卫星作为本次选星入选结果的一部分，判断上次入选且本次可见的卫星数目是否等于需要模拟的卫星数目NUM，如果是，则转入步骤四，否则转入步骤五；

步骤四：判断上次入选且本次可见的卫星中，仰角最小的一颗卫星的仰角是否小于所述判别角DTA且小于上次选星时刻的该卫星的仰角，如果是，则将该卫星剔除并转入步骤七；否则转入步骤六；

步骤五：重复执行所述第一次选星步骤中的在中仰角或者低仰角区域增选卫星步骤，直至本次总的入选卫星数目等于NUM，计算入选的NUM颗卫星的GDOP值，如果该GDOP值未超过所述GDOP门限值，则将该NUM颗卫星作为本次选星结果，转到步骤八；如果该GDOP值超过了所述GDOP门限值，则首先以优先剔除较大仰角卫星的原则，在增选卫星中剔除与所有入选卫星两两方位角之差最小的那一颗卫星，然后转到步骤七；

步骤六：计算NUM颗卫星的GDOP值，如果该GDOP值未超过所述GDOP门限值，则将该NUM颗卫星作为本次选星结果，转到步骤八；如果该GDOP值超过了所述GDOP门限值，则首先执行所述第一次选星步骤中的剔除卫星步骤，然后转到步骤七；

步骤七：将被剔除卫星纳入未入选卫星集合中，按照优先级由高到低对未入选的可见卫星进行排序，上升星的优先级高于下降星，上升星中仰角小的卫星优先级高于仰角大的卫星，下降星中仰角大的卫星优先级高于仰角小的卫星；从优先级最高的未入选卫星开始，将其逐个加入到已入选卫星星座并计算GDOP，找到第一个GDOP值小于门限值的卫星星座作为本次选星结果，若所有组合的GDOP值均超过门限值，则选择GDOP最小的卫星星座作为本次选星结果，然后转到步骤八；下降星是指上次选星时刻的仰角大于本次选星时刻仰角的卫星；上升星是指上次选星时刻的仰角小于本次选星时刻仰角或上次选星时刻不可见而本次选星时刻可见的卫星；

步骤八：结束本次选星流程。

2.根据权利要求1所述的一种用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法，其特征是：所述的第一次选星步骤中，在完成2)步后，先判断可见星数目是否超过NUM颗，如果不超过NUM颗，则直接将所有可见星作为第一次选星结果输出，否则继续执行后续步骤；在完成6)步以后，先判断入选的卫星数目是否不足NUM颗，如果是，则先重复执行8)步中的增选卫星步骤，直至入选的总卫星数目达到NUM颗，然后判断GDOP是否满足要求，否则直接判断GDOP是否满足要求，如果GDOP满足要求，则将入选的NUM颗卫星作为本次选星结果输出，否则，执行所述的9)步剔除一颗卫星，然后将其他未入选的可见星逐颗加入到已入选星中并计算其GDOP，以GDOP值最小的卫星组合作为本次选星结果输出。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法，其特征是：所述相邻两次选星的时间间隔不超过30分钟。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法，其特征是：需要模拟的卫星数目NUM，对于模拟产生一种导航卫星信号的信号源而言，为6或7或8颗，对于模拟产生两种导航卫星信号的信号源而言，为7或8或9颗。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于导航卫星系统信号源的平滑选星方法，其特征是：所述6)步分别在中、低仰角卫星区域中选星时，选星的总数不超过NUM-2颗。

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