CN103529458B - 卫星捕获方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星捕获方法及装置，属于卫星导航技术领域。所述方法包括：根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星；根据卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算多个第一卫星的仰角；根据多个第一卫星的仰角，从多个第一卫星中获取仰角大于阈值的卫星，得到多个第二卫星；根据多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设精度规则的卫星，得到多个第三卫星；对所述多个第三卫星进行捕获。本发明通过在已优选卫星的基础上，根据预设仰角规则和预设精度规则，对搜索卫星进一步优选，使得卫星捕获范围进一步缩小，极大地提高了卫星捕获速度。

Description

卫星捕获方法及装置

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种卫星捕获方法及装置。

背景技术

GNSS（GlobalNavigationSatelliteSystem，全球卫星导航系统）泛指所有的卫星导航系统。该GNSS包含了美国的GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）、俄罗斯的格洛纳斯系统、中国的北斗系统、欧盟的伽利略系统等，可用的卫星数目达到100颗以上。随着越来越多国家对卫星导航系统的研制和开发，如何对众多可见卫星实现快速捕获、跟踪并最终实现精确定位，成为卫星导航技术领域的研究热点。

为了实现快速捕获卫星，首先读取最新的卫星历书，计算可见卫星位置，对卫星的多普勒频移进行预测，然后仅在预测的多普勒频移附近进行捕获，以缩短捕获时间，提高卫星捕获速度。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

对于GNSS导航系统而言，在同一时刻同一位置的可见卫星可能会多于10颗，甚至15颗。因此，通过对卫星的多普勒频移进行预测，以缩小卫星捕获的范围，但是缩小后的卫星捕获范围仍然很大，仍然不会很有效地提高捕获速度，存在一定的局限性。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种卫星捕获方法及装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种卫星捕获方法，所述方法包括：

根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星，所述卫星历书至少包括卫星的卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

根据所述卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算所述多个第一卫星的仰角；

根据所述多个第一卫星的仰角，从所述多个第一卫星中获取仰角大于阈值的卫星，得到多个第二卫星；

根据所述多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从所述多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设精度规则的卫星，得到多个第三卫星，所述定位精度至少根据卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减确定；

对所述多个第三卫星进行捕获。

另一方面，提供了一种卫星捕获装置，所述装置包括：

第一卫星获取模块，用于根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星，所述卫星历书至少包括卫星的卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

仰角计算模块，用于根据所述卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算所述多个第一卫星的仰角；

第二卫星获取模块，用于根据所述多个第一卫星的仰角，从所述多个第一卫星中获取仰角大于阈值的卫星，得到多个第二卫星；

第三卫星获取模块，用于根据所述多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从所述多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设精度规则的卫星，得到多个第三卫星，所述定位精度至少根据卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减确定；

卫星捕获模块，用于对所述多个第三卫星进行捕获。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在已优选卫星的基础上，根据预设仰角规则和预设精度规则，对搜索卫星进一步优选，使得卫星捕获范围进一步缩小，极大地提高了卫星捕获速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种卫星捕获方法流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种卫星捕获方法流程图；

图3是本发明实施例提供的基于FFT的并行码相位搜索捕获算法示意图；

图4是本发明实施例提供的卫星捕获装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

GNSS导航系统主要包括美国的GPS、中国的北斗系统、欧盟的伽利略系统和俄罗斯的格洛纳斯系统。其中，GPS的空间部分是由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，该24颗卫星位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上，每个轨道面4颗卫星，轨道倾角为55°；北斗卫星导航定位系统的空间段由5颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星和若干颗中圆轨道卫星组成；伽利略卫星导航系统的空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；格洛纳斯卫星导航系统的星座由27颗工作星和3颗备份星组成，27颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上，这三个轨道平面两两相隔120°，每个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45°，轨道高度2.36万公里，运行周期11小时15分，轨道倾角56°。

在此，对本发明实施例涉及到的捕获卫星的评判规则进行介绍：

模糊数学是研究和揭示模糊现象的定量处理方法，适用于对事物进行分类、识别、评判、预测、控制、排序以及选择等，已被广泛应用于人工智能、信息控制、聚类分析、专家系统、综合评判等领域。

模糊综合评判一般分为以下六个步骤：

（1）确定因素（指标）集U={u₁,u₂,…,u_n}，n为影响因素的个数；

（2）确定评判（评语）集V={v₁,v₂,…,v_m}，m为评语的个数；

（3）进行单因素评判得到隶属度向量r_i=(r_i1,r_i2,…,r_im)，形成隶属度矩阵：

$R=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& ...& r_{1m}\\ r_{21}& r_{22}& ...& r_{2m}\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ r_{n1}& r_{n2}& ...& r_{\mathrm{nm}}\end{array}\right]$

（4）确定因素集权重向量，对评判集可数值化或归一化；

（5）定义熵：在有m个指标，n个被评价对象的评估问题中，第i个指标的熵定义为：其中i=1，2，…，m，k=1/lnn，当f_ij=0时，令f_ijlnf_ij=0

（6）利用熵权法构造权重P=[w₁w₂w₃]，其中且 $0\≤w_i\≤1,\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i=1.$

（7）模糊变换：Q=P·R，根据隶属度最大原则做出评判，选取Q值大的卫星。

图1是本发明实施例提供的一种卫星捕获方法流程图。参见图1，该实施例包括：

101、根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星，该卫星历书至少包括卫星的卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

102、根据该卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算该多个第一卫星的仰角；

103、根据该多个第一卫星的仰角，从该多个第一卫星中获取仰角大于阈值的卫星，得到多个第二卫星；

104、根据该多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从该多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设精度规则的卫星，得到多个第三卫星，该定位精度至少根据卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减确定；

105、对该多个第三卫星进行捕获。

本发明实施例提供的方法，通过在已优选卫星的基础上，根据预设仰角规则和预设精度规则，对搜索卫星进一步优选，使得卫星捕获范围进一步缩小，极大地提高了卫星捕获速度。

可选地，根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星包括：

根据该卫星历书及当前时间，计算卫星的坐标位置；

根据该卫星的坐标位置，对该卫星的多普勒频移进行预测，得到多个第一卫星。

可选地，根据该卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算该多个第一卫星的仰角包括：

根据该多个第一卫星的坐标位置及设备坐标位置，计算该多个第一卫星的仰角。

可选地，根据该多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从该多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设精度规则的卫星，得到多个第三卫星包括：

根据该多个第二卫星的仰角从大到小的顺序，从该多个第二卫星中获取仰角最大的卫星和仰角最小的卫星；

根据预设评判规则，从该多个第二卫星中获取一个定位精度最高的卫星；

每获取到一个定位精度最高的卫星，按照该预设评判规则从剩余的第二卫星中获取定位精度最高的卫星，直至获取到预设数目的卫星。

可选地，根据预设评判规则，从该多个第二卫星中获取一个定位精度最高的卫星包括：

获取评判因素集合，该评判因素集合包括卫星仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

根据卫星仰角、卫星方位角、卫星有效载噪比衰减和隶属度函数，确定隶属度集合；

该隶属度函数为：

R_1m=max(El)-El_m

R_2m=abs(min(Az)+(360/N)×i-Az_m),i=1,2,…,N-1

R_3m=△(C/N0)_m，

其中，El表示卫星仰角，Az表示卫星方位角，△(C/N0)表示卫星有效载噪比衰减，C表示载波功率，N0表示噪声功率，i为选择卫星的个数，m为卫星编号，N为预设数目减1；

根据该评判因素集合及该隶属度集合，进行单因素评判，得到评判集合；

根据熵权法，确定该评判因素集合的权重向量；

根据该评判集合及该评判因素集合的权重向量和最大隶属原则，从该多个第二卫星中获取定位精度最高的卫星。

图2是本发明实施例提供的另一种卫星捕获方法流程图。参见图2，该实施例包括：

201、根据卫星历书及当前时间，计算卫星的坐标位置；

其中，卫星历书包括但不限于卫星的卫星方位角及卫星有效载噪比衰减等。

本领域技术人员可以获知，卫星历书可以通过ICD（InterfaceControlDocument，接口控制文件）获取，ICD规范了卫星导航系统和用户接收机之间的信号接口关系，每个卫星导航系统的ICD中都包括卫星历书、卫星星历等，根据不同ICD中所介绍的不同卫星历书，可以计算卫星在不同时刻的不同坐标位置。

202、根据该卫星的坐标位置，对该卫星的多普勒频移进行预测，得到多个第一卫星；

本发明实施例中，对该卫星的多普勒频移进行预测，仅在卫星的多频勒频移的一定范围内进行搜索，以缩小卫星捕获范围。

203、根据该多个第一卫星的坐标位置及设备坐标位置，计算该多个第一卫星的仰角；

其中，该仰角是视线在水平线以上时，在视线所在的垂直平面内，视线与水平线所成的角，且该角不大于90°。

在本发明实施例中，假设设备坐标为（x₁,y₁），某个第一卫星的坐标为（x₂,y₂），根据公式可以计算该某个第一卫星的仰角α。

204、根据该多个第一卫星的仰角，从该多个第一卫星中获取仰角大于阈值的卫星，得到多个第二卫星；

由于卫星仰角越小，传输误差越大，对应距离误差越大，在本发明实施例中，从该多个第一卫星中，选取仰角大于阈值的卫星，剔除掉会造成定位误差大的仰角小的卫星，以缩小卫星捕获的范围，得到多个第二卫星。该阈值可以根据卫星定位精度确定，本发明实施例对此不作限定。优选地，阈值为5°。

需要说明的是，该多个第二卫星可以属于同一卫星系统，也可以属于不同卫星系统。例如，该多个第二卫星可以为5颗北斗系统的卫星和7颗全球定位系统的卫星。

205、根据该多个第二卫星的仰角从大到小的顺序，从该多个第二卫星中获取仰角最大的卫星和仰角最小的卫星；

由于卫星分布所围成的多面体体积越大，覆盖信号范围就越大，因此本实施例根据该多个第二卫星的仰角从大到小的顺序，从该多个第二卫星中获取仰角最大的卫星和仰角最小的卫星，以使得后续捕获到的卫星所围成的多面体体积尽可能大。

206、根据预设评判规则，从该多个第二卫星中获取一个定位精度最高的卫星；

其中，该预设评判规则可以是模糊综合评判法，也可以是其他评判规则，本实施不做具体限定。本实施例仅以根据模糊综合评判法，从该多个第二卫星中获取一个定位精度最高的卫星为例进行说明，步骤206的具体实施方式包括下述步骤206a～206e：

206a、获取评判因素集合，该评判因素集合包括卫星仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

本实施例以卫星仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减为评判因素，得到评判因素集合U，其中U={El,Az,△(C/N0)}，El表示卫星仰角，Az表示卫星方位角，△(C/N0)表示卫星有效载噪比衰减，C表示载波功率，N0表示噪声功率；

206b、根据卫星仰角、卫星方位角、卫星有效载噪比衰减和隶属度函数，确定隶属度集合；该隶属度函数为：

R_1m=max(El)-El_m

R_2m=abs(min(Az)+(360/N)×i-Az_m),i=1,2,…,N-1

R_3m=△(C/N0)_m；

本领域技术人员可以获知，在卫星定位时，选择捕获卫星的算法有多种，如最佳几何精度因子法、最大矢端四面体体积法等，但大多数算法仅考虑GDOP（GeometricDilutionPrecision，几何精度因子）对定位误差的影响，选出GDOP值最小的卫星组合，而忽略了伪距测量误差对定位结果的影响。在GNSS系统进行互操作的过程中，各个分系统之间的信号会产生同频和临频干扰，即信号彼此间会造成有效载噪比的衰减，从而影响跟踪环路的跟踪精度，导致伪距测量误差增大。因此在卫星数量较多时，较小的GDOP组合可能存在很多种情况，这时就需要将候选组合信号之间的兼容性考虑在内，从而确定GDOP值较小，且有效载噪比衰减较小的组合进行首先的捕获，既缩小捕获的范围，又能保证最高的定位精度。

在本发明实施例中，根据预设评判规则，依次从该多个第二卫星中获取定位精度最高的卫星。为了保证从该多个第二卫星中获取到的卫星，与从该多个第二卫星中已获取到的卫星所围成的多面体体积尽可能大，且有效载噪比衰减尽可能小，建立如下隶属度函数，

R_1m=max(El)-El_m

R_2m=abs(min(Az)+(360/N)×i-Az_m),i=1,2,…,N-1

R_3m=△(C/N0)_m，其中，El表示卫星仰角，Az表示卫星方位角，△(C/N0)表示，卫星有效载噪比衰减，m为卫星编号，i为选择卫星的个数，N为预设数目减1，其中预设数目减1即为在预设数目的卫星中去除仰角最大的卫星，以使得剩余的卫星尽可能等间距的分布在以接收机为圆心的圆周内。

206c、根据该评判因素集合及该隶属度集合，进行单因素评判，得到评判集合；

在步骤206b中，R_1m表示候选卫星与多个第二卫星中最大仰角的差，根据候选卫星仰角越小，与之前卫星构成多面体体积越大的原则，候选卫星的仰角越小越好，即R_1m越大越好，因此，对于大者为优的指标而言，确定公式一；R_2m表示在最小方位角的基础上，等间距的加某一度数，并与后续卫星方位角做差，选取差值较小，即分布较均匀的卫星；R_3m表示载噪比衰减，同样，载噪比衰减越小，定位精度越高，故对于小者为优的指标而言，确定公式二和公式三。

根据该隶属度函数、公式一、公式二及公式三，构建隶属度集合R′，并将候选卫星的仰角、方位角和有效载噪比衰减代入隶属度集合R′进行单因素的评判，得到评判集合R。

其中 $R^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& ...& r_{1M}\\ r_{21}& r_{22}& ...& r_{2M}\\ r_{31}& r_{32}& ...& r_{3M}\end{array}\right],$ M为候选卫星数；

公式一为 $r_{1j}=\frac{R_{1j}-\underset{j}{\min }\left\{R_{1j}\right\}}{\underset{j}{\max \left\{R_{1j}\right\}-}\underset{j}{\min }\left\{R_{1j}\right\}},$

公式二为 $r_{2j}=\frac{\underset{j}{\max }\left\{R_{2j}\right\}-R_{2j}}{\underset{j}{\max \left\{R_{2j}\right\}-}\underset{j}{\min }\left\{R_{2j}\right\}},$

公式三为其中j表示评判因素，j=1,2,...,M。

206d、根据熵权法，确定该评判因素集合的权重向量；

具体地，根据熵权法，确定该评判因素集合的权重向量，由于熵越小，指标提供的信息量就越大，在评判中所起作用就越大，即权重越高。因此，第n个影响因素的熵可以定义为H_n。

其中 $H_n=-k\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{\mathrm{nm}}\ln f_{\mathrm{nm}},$ n=1,2,3，m为选择卫星的个数， $f_{\mathrm{nm}}=\frac{r_{\mathrm{nm}}}{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{\mathrm{nm}}},$ k=1/ln(M)，若f_nm=0，则f_nmlnf_nm=0，则构造评判因素集合的权重向量为P=[w₁w₂w₃]， $w_i=\frac{1-H_i}{m-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{H}_i},$ 且 $0\≤w_i\≤1,\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i=1.$

206e、根据该评判集合及该评判因素集合的权重向量和最大隶属原则，从该多个第二卫星中获取定位精度最高的卫星；

具体地，根据该评判集合R及该评判因素集合的权重向量P和最大隶属原则，根据公式Q=P·R进行乘法运算，其中，Q值表示定位精度，本实施例选取Q值最大的卫星，即从该多个第二卫星中获取定位精度最高的卫星。

207、每获取到一个定位精度最高的卫星，根据该预设评判规则从剩余的第二卫星中获取定位精度最高的卫星，直至获取到预设数目的卫星，得到多个第三卫星，该多个第三卫星包括该多个第二卫星中获取仰角最大的卫星、仰角最小的卫星及预设数目的卫星；

其中，该预设数目可以是人为确定，如当该多个第二卫星的数目为12颗时，可以人为确定从该12颗第二卫星中选取8颗第三卫星；也可以是系统根据预设配置参数确定，如，当该多个第二卫星的数目为12颗时，系统根据预设配置参数确定从该12颗第二卫星中选取9颗第三卫星，本实施例不作具体限定。

需要说明的是，步骤203-204是对卫星的多普勒频移进行预测的基础上，进一步地根据卫星仰角进行筛选的过程，步骤205-207是对卫星的多普勒频移进行预测，并根据卫星仰角进行筛选的基础上，更进一步地根据卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减进行筛选的过程。本发明实施例是将步骤203-204的筛选过程和步骤205-207筛选过程以先后顺序进行，以尽可能地减小卫星捕获的范围。实际上，在本发明的另一实施例中，在对卫星的多普勒频移进行预测的基础上，也可以仅执行步骤203-204的筛选过程或步骤205-207筛选过程，以减小卫星捕获的范围，本实施例不作具体限定。

208、对该多个第三卫星进行捕获。

可选地，本实施例可以采用基于FFT(FastFourierTransform，快速傅里叶变换)的并行码相位搜索捕获算法对该多个第三卫星进行捕获。

图3为本发明实施例提供的基于FFT的并行码相位搜索捕获算法。参见图3，当数字中频信号分别与I支路和Q支路上某一频率的复制正弦和复制余弦载波信号混频后，并行码相位搜索捕获算法并不是让这些混频结果i和q通过苏子相关器直接与复制PRN（PseudoRandomNoisecode，伪随机噪声码）码做相关运算，而是对复数形式的混频结果i+jq进行傅里叶变换，然后将变换结果与复制PRN码傅里叶变换的共轭值相乘，接着将所得到的乘积经傅里叶反变换得到在时域内的相关结果，最后对这些相关值进行检测来判断信号是否存在。在完成了对当前频带的搜索和检测后，接收机接着让载波数控振荡器复制另一个频率值的正弦和余弦载波，然后类似地完成对下个频带的搜索与检测。在对同一个卫星信号不同频带内的搜索过程中，复制PRN码的相位可保持不变，相应地傅里叶变换及其共轭值也保持不变。当搜索另一个卫星信号时，接收机可让PRN码发生器复制相应的另一个PRN码，然后重复上述搜索过程。

需要说明的是，本实施例可以采用基于FFT的并行码相位搜索捕获算法对该多个第三卫星进行捕获，在本发明的另一实施例中，也可以采用并行频域搜索算法对该多个第三卫星进行捕获，本实施不做具体限定。

本发明实施例提供的方法，通过在已优选卫星的基础上，根据预设仰角规则和预设精度规则，对搜索卫星进一步优选，使得卫星捕获范围进一步缩小，极大地提高了卫星捕获速度。

为了进一步描述该发明实施例的效果，下面仅以某一具体实例进行说明，详述如下：

假设在对卫星的多普勒频移进行预测的基础上，进一步根据卫星仰角进行筛选后，得到的该多个第二卫星包括5颗北斗系统的卫星和7颗GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）的卫星。

首先，从该12颗第二卫星中，确定需要获取8颗第三卫星。其中，该12颗第二卫星的仰角、方位角及有效载噪比衰减值如表1所示；

表1

其次，根据表1中数据，从该12颗第二卫星中选取仰角最大的卫星和仰角最小的卫星，即卫星编号为9和25的卫星；

然后，根据本发明实施例中的预设评判规则从剩余的10颗第二卫星中，依次选取编号为12、16、21、23、31、3的卫星，总计得到8颗第三卫星，即2颗北斗系统的卫星和6颗GPS系统的卫星。

最后，对该8颗第二卫星进行捕获，并最终实现定位。相比将12颗第二卫星都进行搜索，本发明实施例缩短了捕获时间，提高了捕获速度。并且，定位精度与运用全部12颗第二卫星进行定位几乎一致，但比不进行筛选，直接捕获的捕获方法，定位精度提高约30%。

图4是本发明实施例提供的卫星捕获装置结构示意图。参见图4，该装置包括：第一卫星获取模块401、仰角计算模块402、第二卫星获取模块403、第三卫星获取模块404和卫星捕获模块405。其中：

第一卫星获取模块401用于根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星，该卫星历书至少包括卫星的卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；第一卫星获取模块401与仰角计算模块402连接，仰角计算模块402用于根据该卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算该多个第一卫星的仰角；仰角计算模块402与第二卫星获取模块403连接，第二卫星获取模块403用于根据该多个第一卫星的仰角，从该多个第一卫星中获取仰角大于阈值的卫星，得到多个第二卫星；第二卫星获取模块403与第三卫星获取模块404连接，第三卫星获取模块304用于根据该多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从该多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设精度规则的卫星，得到多个第三卫星，该定位精度至少根据卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减确定；第三卫星获取模块404与卫星捕获模块405连接，卫星捕获模块405用于对该多个第三卫星进行捕获。

可选地，该第一卫星获取模块401包括：卫星坐标位置计算单元，用于根据该卫星历书及当前时间，计算卫星的坐标位置；第一卫星获取单元，用于根据该卫星的坐标位置，对该卫星的多普勒频移进行预测，得到多个第一卫星。

可选地，该仰角计算模块402还用于根据该多个第一卫星的坐标位置及设备坐标位置，计算该多个第一卫星的仰角。

可选地，该第三卫星获取模块404包括：仰角最大卫星及仰角最小卫星获取单元，用于根据该多个第二卫星的仰角从大到小的顺序，从该多个第二卫星中获取仰角最大的卫星和仰角最小的卫星；定位精度最高卫星获取单元，用于根据预设评判规则，从该多个第二卫星中获取一个定位精度最高的卫星；预设数目卫星获取单元，用于每获取到一个定位精度最高的卫星，按照该预设评判规则从剩余的第二卫星中获取定位精度最高的卫星，直至获取到预设数目的卫星。

可选地，该定位精度最高卫星获取单元包括：评判因素集合获取子单元，用于获取评判因素集合，该评判因素集合包括卫星仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；评判集合确定子单元，用于根据卫星仰角、卫星方位角、卫星有效载噪比衰减和隶属度函数，确定隶属度集合；该隶属度函数为：

R_1m=max(El)-El_m

R_2m=abs(min(Az)+(360/N)×i-Az_m),i=1,2,…,N-1

R_3m=△(C/N0)_m，

其中，El表示卫星仰角，Az表示卫星方位角，△(C/N0)表示卫星有效载噪比衰减，C表示载波功率，N0表示噪声功率，i为选择卫星的个数，m为卫星编号，N为预设数目减1；评判集合获取子单元，用于根据该评判因素集合及该隶属度集合，进行单因素评判，得到评判集合；权重向量确定子单元，用于根据熵权法，确定该评判因素集合的权重向量；定位精度最高卫星获取子单元，用于根据该评判集合及该评判因素集合的权重向量和最大隶属原则，从该多个第二卫星中获取定位精度最高的卫星。

本发明实施例提供的装置，通过在已优选卫星的基础上，根据预设仰角规则和预设精度规则，对搜索卫星进一步优选，使得卫星捕获范围进一步缩小，极大地提高了卫星捕获速度。

需要说明的是：上述实施例提供的卫星捕获装置在卫星捕获时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的卫星捕获装置与卫星捕获方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卫星捕获方法，其特征在于，所述方法包括：

根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星，所述卫星历书至少包括卫星的卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

根据所述卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算所述多个第一卫星的仰角；

根据所述多个第一卫星的仰角，从所述多个第一卫星中获取仰角大于阈值的卫星，得到多个第二卫星；

根据所述多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从所述多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设评判规则的卫星，得到多个第三卫星，所述定位精度至少根据卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减确定；

对所述多个第三卫星进行捕获。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星包括：

根据所述卫星历书及当前时间，计算卫星的坐标位置；

根据所述卫星的坐标位置，对所述卫星的多普勒频移进行预测，得到多个第一卫星。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算所述多个第一卫星的仰角包括：

根据所述多个第一卫星的坐标位置及设备坐标位置，计算所述多个第一卫星的仰角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从所述多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设评判规则的卫星，得到多个第三卫星包括：

根据所述多个第二卫星的仰角从大到小的顺序，从所述多个第二卫星中获取仰角最大的卫星和仰角最小的卫星；

根据预设评判规则，从所述多个第二卫星中获取一个定位精度最高的卫星；

每获取到一个定位精度最高的卫星，按照所述预设评判规则从剩余的第二卫星中获取定位精度最高的卫星，直至获取到预设数目的卫星。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据预设评判规则，从所述多个第二卫星中获取一个定位精度最高的卫星包括：

获取评判因素集合，所述评判因素集合包括卫星仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

根据卫星仰角、卫星方位角、卫星有效载噪比衰减和隶属度函数，确定隶属度集合；

所述隶属度函数为：

R_1m＝max(El)-El_m

R_2m＝abs(min(Az)+(360/N)×i-Az_m),i＝1,2,…,N-1

R_3m＝△(C/N0)_m，

其中，El表示卫星仰角，Az表示卫星方位角，△(C/N0)表示卫星有效载噪比衰减，C表示载波功率，N0表示噪声功率，i为选择卫星的个数，m为卫星编号，N为预设数目减1；

根据所述评判因素集合及所述隶属度集合，进行单因素评判，得到评判集合；

根据熵权法，确定所述评判因素集合的权重向量；

根据所述评判集合及所述评判因素集合的权重向量和最大隶属原则，从所述多个第二卫星中获取定位精度最高的卫星。

6.一种卫星捕获装置，其特征在于，所述装置包括：

第一卫星获取模块，用于根据卫星历书及当前时间，获取多个第一卫星，所述卫星历书至少包括卫星的卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

仰角计算模块，用于根据所述卫星历书、当前时间及设备坐标位置，计算所述多个第一卫星的仰角；

第二卫星获取模块，用于根据所述多个第一卫星的仰角，从所述多个第一卫星中获取仰角大于阈值的卫星，得到多个第二卫星；

第三卫星获取模块，用于根据所述多个第二卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减，从所述多个第二卫星中获取仰角符合预设仰角规则的卫星以及定位精度符合预设评判规则的卫星，得到多个第三卫星，所述定位精度至少根据卫星的仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减确定；

卫星捕获模块，用于对所述多个第三卫星进行捕获。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一卫星获取模块包括：

卫星坐标位置计算单元，用于根据所述卫星历书及当前时间，计算卫星的坐标位置；

第一卫星获取单元，用于根据所述卫星的坐标位置，对所述卫星的多普勒频移进行预测，得到多个第一卫星。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述仰角计算模块还用于根据所述多个第一卫星的坐标位置及设备坐标位置，计算所述多个第一卫星的仰角。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第三卫星获取模块包括：

仰角最大卫星及仰角最小卫星获取单元，用于根据所述多个第二卫星的仰角从大到小的顺序，从所述多个第二卫星中获取仰角最大的卫星和仰角最小的卫星；

定位精度最高卫星获取单元，用于根据预设评判规则，从所述多个第二卫星中获取一个定位精度最高的卫星；

预设数目卫星获取单元，用于每获取到一个定位精度最高的卫星，按照所述预设评判规则从剩余的第二卫星中获取定位精度最高的卫星，直至获取到预设数目的卫星。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述定位精度最高卫星获取单元包括：

评判因素集合获取子单元，用于获取评判因素集合，所述评判因素集合包括卫星仰角、卫星方位角及卫星有效载噪比衰减；

评判集合确定子单元，用于根据卫星仰角、卫星方位角、卫星有效载噪比衰减和隶属度函数，确定隶属度集合；

所述隶属度函数为：

R_1m＝max(El)-El_m

R_2m＝abs(min(Az)+(360/N)×i-Az_m),i＝1,2,…,N-1

R_3m＝△(C/N0)_m，

其中，El表示卫星仰角，Az表示卫星方位角，△(C/N0)表示卫星有效载噪比衰减，C表示载波功率，N0表示噪声功率，i为选择卫星的个数，m为卫星编号，N为预设数目减1；

评判集合获取子单元，用于根据所述评判因素集合及所述隶属度集合，进行单因素评判，得到评判集合；

权重向量确定子单元，用于根据熵权法，确定所述评判因素集合的权重向量；

定位精度最高卫星获取子单元，用于根据所述评判集合及所述评判因素集合的权重向量和最大隶属原则，从所述多个第二卫星中获取定位精度最高的卫星。