CN116299588B - 一种定位卫星选择方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种定位卫星选择方法，包括：将各个仰角中最小的作为实际低仰角；在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取第一函数关系，由第一函数关系计算得到低仰角处和高仰角处卫星数量的最大比例；根据最大比例，得到第一数量和第二数量之间的理论比例，获取第二函数关系，由第二函数关系计算得到理论高仰角；确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区，在低仰角选星区内，选择第一数量的卫星，在高仰角选星区内，选择第二数量的卫星，将所选符合条件的卫星用于定位。由于是基于实际低仰角，便可以得到所需卫星构成的几何构型和准最优配置，大大的降低了数据的计算量和计算成本，提升了定位精度。本发明还提供一种定位卫星选择装置及介质。

Description

一种定位卫星选择方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及卫星定位技术领域，具体涉及一种定位卫星选择方法、装置及存储介质。

背景技术

随着低轨卫星星座的不断建设和发展，接收机能获得的可见卫星数目得到了显著的增加，为导航定位性能的提升提供了客观条件，然而也增加了接收机的信号处理负担。因此如何在大量可见卫星中选择合适的卫星组合，在满足定位需求的同时减少计算量，成为了研究的热点。

目前选星方法主要是使用几何精度因子(GDOP)最优选星算法，通过遍历所有可见卫星组合来寻找使GDOP值最小的组合，然而这种选星方法计算量大，影响实时性，因此难以适用于大规模卫星星座。目前还有通过递归优化算法来减少选择的卫星总数，然而递归算法运算量大，且会陷入局部GDOP贡献导致排除卫星过多后，出现定位精度大幅度下滑的问题，因此难以适用于大规模卫星星座。

由此可见，在面向大规模卫星星座的卫星定位时，目前传统选星方法的都存在明显的缺陷，因此如何利用大规模卫星星座，以进一步提升导航定位的精度、实时性和可靠性，对于导航定位领域的进一步发展具有至关重要的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是在面向大规模卫星星座时，如何进行定位卫星的选择。

根据第一方面，一种实施例中提供一种定位卫星选择方法，包括：

获取卫星星座的导航电文，根据所述导航电文计算当前设备能观测到卫星星座中各个卫星的仰角，并将各个仰角中最小的作为实际低仰角；

在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系，并将所述实际低仰角代入所述第一函数关系，由所述第一函数关系计算得到低仰角处和高仰角处卫星数量的最大比例；

根据所述最大比例，选取第一数量的低仰角处的卫星和第二数量的高仰角处的卫星，并得到第一数量和第二数量之间的理论比例，获取理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，并将所述实际低仰角和理论比例代入所述第二函数关系，由所述第二函数关系计算得到所述理论高仰角；

根据所述理论高仰角和所述实际低仰角，确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区，在当前设备的所述低仰角选星区内，从所述卫星星座中选择所述第一数量的符合条件的卫星，在当前设备的所述高仰角选星区内，从所述卫星星座中选择第二数量的符合条件的卫星，将所选符合条件的卫星用于定位。

一些实施例中，几何精度因子在取极限值的情况下，需要满足以下公式：

其中，n是卫星总数量，x_k、y_k、z_k分别是第K个卫星在坐标轴X轴、Y轴和Z轴上归一化后对应的值，R为低仰角处和高仰角处卫星数量的比例，z_down为实际低仰角归一化后对应的高度值，z_up为理论高仰角归一化后对应的高度值。

一些实施例中，所述第一函数关系满足：

其中，将所述实际低仰角代入所述第一函数关系前，计算其归一化后对应的高度值。

一些实施例中，所述第二函数关系满足：

其中，R₀为所述理论比例，将所述实际低仰角代入所述第二函数关系前，计算其归一化后对应的高度值。

一些实施例中，所述低仰角选星区为：

[θ₀，θ₀+Δθ]；

所述高仰角选星区为：

[θ₀+2Δθ，θ₀+4Δθ]；

θ₀+4Δθ＝min(90°,θ₀+4Δθ)；

其中，θ₁为理论高仰角，θ₀为实际低仰角，min函数的值为数组(90°,θ₀+4Δθ)中最小的值。

一些实施例中，所述从所述卫星星座中选择所述第一数量的符合条件的卫星包括：

从所述卫星星座中选择第一数量的在水平面呈均匀分布的卫星，以作为符合条件的卫星；

所述从所述卫星星座中选择第二数量的符合条件的卫星，包括：

从所述卫星星座中选择第二数量的在水平面呈均匀分布的卫星，以作为符合条件的卫星。

一些实施例中，所述从所述卫星星座中选择第一数量的在水平面呈均匀分布的卫星，包括：

将当前设备的方向角所在水平面划分为所述第一数量个均匀的区域；

进行平均差值计算：获取各个区域的中线的方向角，在所述低仰角选星区对应的各个所述区域内，从所述卫星星座中选择方向角与对应区域的中线的方向角差值最小的卫星，并得到对应区域内卫星与其中线之间方向角的最小差值，将各个区域的最小差值叠加得到平均差值；

将各个区域均旋转半个区域所对应的方向角后再次进行所述平均差值计算；

在较小的平均差值所对应平均差值计算的过程中，将各个区域内所选择的卫星作为在水平面呈均匀分布的卫星。

一些实施例中，所述从所述卫星星座中选择第二数量的在水平面呈均匀分布的卫星，包括：

将当前设备的方向角所在水平面划分为所述第二数量个均匀的区域；

进行平均差值计算：获取各个区域的中线的方向角，在所述高仰角选星区对应的各个所述区域内，从所述卫星星座中选择方向角与对应区域的中线的方向角差值最小的卫星，并得到对应区域内卫星与其中线之间方向角的最小差值，将各个区域的最小差值叠加得到平均差值；

将各个区域均旋转半个区域所对应的方向角后再次进行所述平均差值计算；

在较小的平均差值所对应平均差值计算的过程中，将各个区域内所选择的卫星作为在水平面呈均匀分布的卫星。

根据第二方面，一种实施例中提供一种定位卫星选择装置，包括：

仰角检测模块，用于获取卫星星座的导航电文，根据所述导航电文计算当前设备能观测到卫星星座中各个卫星的仰角，并将各个仰角中最小的作为实际低仰角；

比例计算模块，用于在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系，并将所述实际低仰角代入所述第一函数关系，由所述第一函数关系计算得到低仰角处和高仰角处卫星数量的最大比例；

仰角计算模块，用于根据所述最大比例，选取第一数量的低仰角处的卫星和第二数量的高仰角处的卫星，并得到第一数量和第二数量之间的理论比例，获取理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，并将所述实际低仰角和理论比例代入所述第二函数关系，由所述第二函数关系计算得到所述理论高仰角；

卫星选择模块，用于根据所述理论高仰角和所述实际低仰角，确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区，在当前设备的所述低仰角选星区内，从所述卫星星座中选择所述第一数量的符合条件的卫星，在当前设备的所述高仰角选星区内，从所述卫星星座中选择第二数量的符合条件的卫星，将所选符合条件的卫星用于定位。

根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如第一方面所述的方法。

根据上述实施例的定位卫星选择方法及装置，基于当前设备能观测到卫星星座中各个卫星的仰角，并将其中最小的作为实际低仰角。然后通过低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与实际低仰角之间的第一函数关系，以及理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，先由实际低仰角和第一函数关系计算得到低仰角处和高仰角处卫星数量的最大比例，根据最大比例确定第一数量和第二数量之间的理论比例，再由实际低仰角、理论比例和第二函数关系计算得到理论高仰角。从而在满足定位精度需求的同时，确定所需卫星构成的几何构型，并得到三维定位的最优配置。最后在低仰角选星区和高仰角选星区分别选择第一数量的符合条件的卫星和第二数量的符合条件的卫星，以用于当前设备的定位。由于是基于实际低仰角，便可以得到所需卫星构成的几何构型和准最优配置，使得大大的降低了数据的计算量和计算成本，提升了定位精度，从而可以适用于大规模卫星星座，同时基于实际低仰角还可以适用于不同的观测环境。

附图说明

图1为一种实施例的定位卫星选择方法的流程图；

图2为另一种实施例的定位卫星选择方法的流程图；

图3为一种实施例的所选卫星的配置图；

图4为一种实施例的定位卫星选择装置的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

在本发明实施例中，在面向大规模卫星星座时，先基于当前设备能观测到的卫星，然后在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与实际低仰角之间的第一函数关系，以及理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，由实际低仰角得到最大比例，再由最大比例得到理论高仰角。满足定位精度需求的同时，确定所需卫星构成的较佳几何构型。且是基于当前设备能观测到卫星星座中卫星的实际低仰角，因此在不同观测受限的环境下均可以获得三维定位的准最优配置，大大的降低了数据的计算量和计算成本，同时提升了定位精度。

一些实施例中提供一种定位卫星选择方法，其基于可以接收卫星信号的设备，例如接收机，从而可以在低轨导航卫星星座中选择用于定位的卫星，然后通过用于定位的卫星实现设备的定位。请参考图1，以下对定位卫星选择方法进行具体的说明。

步骤100：获取卫星星座的导航电文，根据所述导航电文计算当前设备能观测到卫星星座中各个卫星的仰角，并将各个仰角中最小的作为实际低仰角。

一些实施例中，当前设备通过接收卫星星座所发送的导航电文，从而获取全部低轨导航卫星的星历和伪距观测量，并根据可接收到的卫星信号判断低轨卫星星座中所有可见卫星。然后获取当前设备的大概位置，例如根据WiFi信号或者设备的通信信号进行粗定位来获取，并根据当前设备的大概位置计算低轨卫星星座中所有可见卫星的仰角和方位角，从而可以得到当前设备能观测到卫星星座中各个卫星的仰角，并将其中最小的作为实际低仰角。一些实施例中，由于当前设备可能处于各种各样的环境中，从而导致部分的卫星信号被环境所干扰，例如卫星信号被房屋所遮挡，这样会导致当前设备的理论最低仰角并非实际的实际低仰角。因此本实施例中，通过计算当前设备实际的实际低仰角，并基于实际低仰角进行后续的定位卫星选择，从而在当前设备观测受限的情况下，也能够提供更高精度和可靠性的定位信息。

步骤200：在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系，并将所述实际低仰角代入所述第一函数关系，由所述第一函数关系计算得到低仰角处和高仰角处卫星数量的最大比例。

一些实施例中，几何精度因子是用于衡量定位精度的重要系数，因此在几何精度因子满足预设条件的情况下，可以保证所选取的卫星用于定位时，其定定位精度能够满足需求。一些实施例中，在几何精度因子取极限值的情况下，所选卫星之间的关系如下：

x₁y₁+x₂y₂+…+x_ny_n＝0

x₁z₁+x₂z₂+…+x_nz_n＝0

y₁z₁+y₂z₂+…+y_nz_n＝0

x₁+x₂+…+x_n＝0

y₁+y₂+…+y_n＝0

z₁+z₂+…+z_n→nz_min

其中，n是卫星总数量，x_k、y_k、z_k分别是第K个卫星在坐标轴X轴、Y轴和Z轴上归一化后对应的值，z_min为在Z轴上归一化后的理论最小值。

而本实施例中，由于从低轨卫星星座中选取卫星时，在低仰角处和高仰角处的卫星中进行选择，从而可以得到实际低仰角、理论高仰角以及低仰角处的卫星和高仰角处的卫星数量的比例之间的函数关系，以确定所需卫星构成的较佳几何构型，具体的，几何精度因子在取极限值的情况下，需要满足以下公式：

其中，R为低仰角处和高仰角处卫星数量的比例，z_down为实际低仰角归一化后对应的高度值，z_up为理论高仰角归一化后对应的高度值。本实施例中，对于Z轴上z_down和z_up的归一化计算，可以分别由实际低仰角和理论高仰角取正弦之后得到。

一些实施例中，由于理论高仰角存在极限值，因此可以得到低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系，其具体如下：

由上述函数关系可知，由于理论高仰角在Z轴上归一化的高度值是小于等于1的，即观测仰角小于等于九十度，从而可以得到低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系。并且根据实际低仰角和第一函数关系，可以计算低仰角处的卫星和高仰角处的卫星数量的最大比例。一些实施例中，将实际低仰角进行归一化后代入第一函数关系，以计算得到最大比例，并且在R取得最大值时，也可以使得以下公式得到满足：

本实施例中，通过实际低仰角和第一函数关系计算低仰角处的卫星和高仰角处的卫星数量的最大比例，因此在观测受限的情况下，可以根据实际的实际低仰角，动态的选择低仰角处的卫星和高仰角处的卫星数量的理论比例。相比现有技术中高低处卫星之间的固定比例，其可以更好的适用于不同的环境，并且基于实际低仰角获取动态的卫星几何构型，可以降低计算成本，提升定位精度。

步骤300：根据所述最大比例，选取第一数量的低仰角处的卫星和第二数量的高仰角处的卫星，并得到第一数量和第二数量之间的理论比例，获取理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，并将所述实际低仰角和理论比例代入所述第二函数关系，由所述第二函数关系计算得到所述理论高仰角。

一些实施例中，由于计算出来的最大比例可能不是整数或者有理数，或者不能直接满足实际的低仰角处的卫星和高仰角处的卫星数量的比例，因此需要根据最大比例，选取第一数量的低仰角处的卫星和第二数量的高仰角处的卫星，并得到第一数量和第二数量之间的理论比例。一些实施例中，第一数量和第二数量可以根据需求来选择，例如精度要求高的，第一数量和第二数量可以较大，反之可以较小。一些实施例中，理论比例需要尽量的接近最大比例，以满足定位精度要求。一些实施例中，在得到第一数量和第二数量之间的理论比例后，获取理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，其中第二函数关系满足：

其中，R₀为所述理论比例，然后可以根据理论比例和实际低仰角，由第二函数关系计算理论高仰角。

一些实施例中，实际低仰角为θ₀，计算其归一化的高度值z_down＝sin(θ₀)。然后由第一函数关系计算得到最大比例R,通过该最大比例R确定低仰角处的卫星的第一数量n₁和高仰角处的卫星的第二数量n₂，并得到第一数量和第二数量之间的理论比例：

然后通过将实际低仰角归一化的高度值z_down和理论比例R₀代入第二函数关系，并计算得到理论高仰角归一化的高度值z_up，然后计算其对应的理论高仰角θ₁＝arcsin(z_up)，最后得到实际低仰角为θ₀、理论高仰角θ₁和理论比例R₀，从而获得三维定位的最优配置。

步骤400：根据所述理论高仰角和所述实际低仰角，确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区，在当前设备的所述低仰角选星区内，从所述卫星星座中选择所述第一数量的符合条件的卫星，在当前设备的所述高仰角选星区内，从所述卫星星座中选择第二数量的符合条件的卫星，将所选符合条件的卫星用于定位。

一些实施例中，由于恰好位于理论高仰角和实际低仰角处的卫星有限，因此需要根据理论高仰角和实际低仰角，确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区，从而可以在低仰角选星区和高仰角选星区从低轨卫星星座中选择到足够数量的卫星。一些实施例中，在低仰角选星区内和高仰角选星区内从卫星星座中所选择第一数量的卫星和第二数量的卫星均需要符合条件，使所选卫星接近其最佳几何构型，从而使得符合条件的卫星在用于定位时，可以满足定位的精度需求。

一些实施例中，在根据所述理论高仰角和所述实际低仰角，确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区时，其具体包括：将理论高仰角和实际低仰角之间的一部分作为低仰角选星区，低仰角选星区内包括实际低仰角，将低仰角选星区和仰角的最大值之间的一部分作为高仰角选星区，高仰角选星区内包括理论高仰角。本实施例中，仰角的范围为[0°,90°]，因此仰角的最大值为九十度。

一些实施例中，低仰角选星区为：

[θ₀，θ₀+Δθ]；

高仰角选星区为：

[θ₀+2Δθ，θ₀+4Δθ]；

θ₀+4Δθ＝min(90°,θ₀+4Δθ)；

其中，θ₁为理论高仰角，θ₀为实际低仰角，min函数的值为数组(90°,θ₀+4Δθ)中最小的值。

由上述实施例可知，可以将理论高仰角和实际低仰角之间的部分均匀划分了三等份，其中靠近实际低仰角的一份作为低仰角选星区，靠近理论高仰角的一份作为高仰角选星区的部分，高仰角选星区还包括大于理论高仰角的部分，若该部分超过了九十度则取值为九十度。一些实施例中，理论高仰角和实际低仰角之间的部分可以根据需要进行划分，也可以将所划分的部分或者全部作为低仰角选星区或高仰角选星区。

一些实施例中，在当前设备的低仰角选星区内，从低轨卫星星座中选择在水平面呈均匀分布的第一数量的卫星，以作为符合条件的卫星，在当前设备的高仰角选星区内，从低轨卫星星座中选择在水平面呈均匀分布的第二数量的卫星，以作为符合条件的卫星。

本实施例中，当位于低仰角选星区的第一数量的卫星之间在水平面呈均匀分布时，以及位于高仰角选星区的第二数量的卫星之间在水平面呈均匀分布时，所选卫星之间的几何位置属于最佳构型，从而可以保证最佳的定位精度。

由上述实施例可知，在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系，以及理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，从而确定所需卫星构成的较佳几何构型。然后基于当前设备实际的实际低仰角，由第一函数关系和第二函数关系计算出卫星在低仰角处和高仰角处的理论比例，以及理论高仰角，以得到三维定位的最优配置，使得定位精确性得到提升，使得选择大量卫星所需时间及计算复杂度下降，从而可以适用于大规模卫星星座。最后在低仰角选星区和高仰角选星区分别选择第一数量的符合条件的卫星和第二数量的符合条件的卫星，以用于当前设备的定位。由于是基于实际低仰角和函数关系，动态的选择低仰角处的卫星和高仰角处的卫星数量的理论比例，优化了不同观测环境下高低处卫星的比例选择，从而适应于不同观测环境，同时也降低了计算量，提高了定位精度。

请参考图2，一些实施例中，在从所述卫星星座中选择第一数量的在水平面呈均匀分布的卫星时，其具体包括：

步骤410：将当前设备的方向角所在水平面划分为所述第一数量个均匀的区域。

本实施例中，在方向角所在水平面，即水平方向的方向角范围为[0°,360°]，因此将当前设备的方向角的维度进行均匀划分后，每一个区域的角度为α＝360/n₁。

步骤420：进行平均差值计算：获取各个区域的中线的方向角，在所述低仰角选星区对应的各个所述区域内，从所述卫星星座中选择方向角与对应区域的中线的方向角差值最小的卫星，并得到对应区域内卫星与其中线之间方向角的最小差值，将各个区域的最小差值叠加得到平均差值。

本实施例中，在进行平均差值计算时，先获取每个区域的中线的方向角，然后在每一个区域的低仰角选星区中，从低轨卫星星座中获取每颗卫星的方向角，接着在各个对应的区域内，计算对应区域的中线与对应区域内各个卫星之间方向角的差值，并从中选择差值最小的卫星，得到对应的最小差值。当各个区域内都选出了差值最小的卫星，以及得到对应的最小差值后，将各个区域所计算的最小差值叠加得到旋转角为零的平均差值。

步骤430：将各个区域均旋转半个区域所对应的方向角后再次进行所述平均差值计算。

步骤440：在较小的平均差值所对应平均差值计算的过程中，将各个区域内所选择的卫星作为在水平面呈均匀分布的卫星。

本实施例中，若在平均差值计算时的平均差值较少，则说明在该平均差值计算时所选出来的卫星更加接近在水平方向的分布，因此通过将各个区域进行旋转后再进行一次平均差值计算，可以选择位置更优的卫星用于定位。

由上述实施例可知，由于各个区域及其中线都是在水平方向上均匀分布的，因此当所选卫星的方向角均等于或者接近各个区域的中线的方向角时，则可以保证所选卫星在水平方向上均匀分布，因此也可以根据需要不去选择各个区域的中线，只需保证各个区域所选的线在水平方向上均匀分布即可。而通过上述的旋转法可以选择更均匀分布的卫星，从而提高定位精度。一些实施例中，除了采用上述的旋转法选择均匀分布的卫星，还可以采用其它现有的方法进行选择，例如通过代价函数法也可以选择均匀分布的卫星。

一些实施例中，在从所述卫星星座中选择第二数量的在水平面呈均匀分布的卫星时，其具体包括：

将当前设备的方向角所在水平面划分为所述第二数量个均匀的区域；

进行平均差值计算：获取各个区域的中线的方向角，在所述高仰角选星区对应的各个所述区域内，从所述卫星星座中选择方向角与对应区域的中线的方向角差值最小的卫星，并得到对应区域内卫星与其中线之间方向角的最小差值，将各个区域的最小差值叠加得到平均差值；

将各个区域均旋转半个区域所对应的方向角后再次进行所述平均差值计算；

在较小的平均差值所对应平均差值计算的过程中，将各个区域内所选择的卫星作为在水平面呈均匀分布的卫星。

本实施例中，由于在高仰角选星区内选择在水平面呈均匀分布的第二数量的卫星，可以采用在低仰角选星区内选择在水平面呈均匀分布的第一数量的卫星时相同的方法，在此不再赘述。

请参考图3，其示意了一种所选卫星的配置，在低仰角选星区处，即归一化后的高度值为z_down，所选择的卫星数量为n₁，其在水平方向呈均匀分布，在高仰角选星区处，即归一化后的高度值为z_up，所选择的卫星数量为n₂，其在水平方向呈均匀分布。

请参考图4，一些实施例中提供了一种定位卫星选择装置，其包括仰角检测模块10、比例计算模块20、仰角计算模块30和卫星选择模块40，以下进行具体说明。

仰角检测模块10用于获取卫星星座的导航电文，根据所述导航电文计算当前设备能观测到卫星星座中各个卫星的仰角，并将各个仰角中最小的作为实际低仰角。

比例计算模块20用于在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系，并将所述实际低仰角代入所述第一函数关系，由所述第一函数关系计算得到低仰角处和高仰角处卫星数量的最大比例。

仰角计算模块30用于根据所述最大比例，选取第一数量的低仰角处的卫星和第二数量的高仰角处的卫星，并得到第一数量和第二数量之间的理论比例，获取理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，并将所述实际低仰角和理论比例代入所述第二函数关系，由所述第二函数关系计算得到所述理论高仰角。

卫星选择模块40用于根据所述理论高仰角和所述实际低仰角，确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区，在当前设备的所述低仰角选星区内，从所述卫星星座中选择所述第一数量的符合条件的卫星，在当前设备的所述高仰角选星区内，从所述卫星星座中选择第二数量的符合条件的卫星，将所选符合条件的卫星用于定位。

一些实施例中，卫星选择模块40还用于从所述卫星星座中选择第一数量的在水平面呈均匀分布的卫星，以作为符合条件的卫星。以及用于从所述卫星星座中选择第二数量的在水平面呈均匀分布的卫星，以作为符合条件的卫星。

一些实施例中，在从所述卫星星座中选择第一数量的在水平面呈均匀分布的卫星时，卫星选择模块40还用于：

将当前设备的方向角所在水平面划分为所述第一数量个均匀的区域。

进行平均差值计算：获取各个区域的中线的方向角，在所述低仰角选星区对应的各个所述区域内，从所述卫星星座中选择方向角与对应区域的中线的方向角差值最小的卫星，并得到对应区域内卫星与其中线之间方向角的最小差值，将各个区域的最小差值叠加得到平均差值。

将各个区域均旋转半个区域所对应的方向角后再次进行所述平均差值计算。

在较小的平均差值所对应平均差值计算的过程中，将各个区域内所选择的卫星作为在水平面呈均匀分布的卫星。

一些实施例中，在从所述卫星星座中选择第二数量的在水平面呈均匀分布的卫星时，卫星选择模块40还用于：

将当前设备的方向角所在水平面划分为所述第二数量个均匀的区域。

进行平均差值计算：获取各个区域的中线的方向角，在所述高仰角选星区对应的各个所述区域内，从所述卫星星座中选择方向角与对应区域的中线的方向角差值最小的卫星，并得到对应区域内卫星与其中线之间方向角的最小差值，将各个区域的最小差值叠加得到平均差值。

将各个区域均旋转半个区域所对应的方向角后再次进行所述平均差值计算。

在较小的平均差值所对应平均差值计算的过程中，将各个区域内所选择的卫星作为在水平面呈均匀分布的卫星。

一些实施例中提供了一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述的定位卫星选择方法。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种定位卫星选择方法，其特征在于，包括：

获取卫星星座的导航电文，根据所述导航电文计算当前设备能观测到卫星星座中各个卫星的仰角，并将各个仰角中最小的作为实际低仰角；

在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系，并将所述实际低仰角代入所述第一函数关系，由所述第一函数关系计算得到低仰角处和高仰角处卫星数量的最大比例；

根据所述最大比例，选取第一数量的低仰角处的卫星和第二数量的高仰角处的卫星，并得到第一数量和第二数量之间的理论比例，获取理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，并将所述实际低仰角和理论比例代入所述第二函数关系，由所述第二函数关系计算得到所述理论高仰角；

根据所述理论高仰角和所述实际低仰角，确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区，在当前设备的所述低仰角选星区内，从所述卫星星座中选择所述第一数量的符合条件的卫星，在当前设备的所述高仰角选星区内，从所述卫星星座中选择第二数量的符合条件的卫星，将所选符合条件的卫星用于定位；

其中，所述几何精度因子在取极限值的情况下，需要满足以下公式：

其中，n是卫星总数量，x_k、y_k、z_k分别是第K个卫星在坐标轴X轴、Y轴和Z轴上归一化后对应的值，R为低仰角处和高仰角处卫星数量的比例，z_down为实际低仰角归一化后对应的高度值，z_up为理论高仰角归一化后对应的高度值；

所述第一函数关系满足：

其中，将所述实际低仰角代入所述第一函数关系前，计算其归一化后对应的高度值；

所述第二函数关系满足：

其中，R₀为所述理论比例，将所述实际低仰角代入所述第二函数关系前，计算其归一化后对应的高度值。

2.如权利要求1所述的定位卫星选择方法，其特征在于，所述低仰角选星区为：

[θ₀,θ₀+△θ]；

所述高仰角选星区为：

[θ₀+2Δθ,θ₀+4△θ]；

θ₀+4Δθ＝min(90°,θ₀+4Δθ)；

其中，θ₁为理论高仰角，θ₀为实际低仰角，min函数的值为数组(90°,θ₀+4Δθ)中最小的值。

3.如权利要求1所述的定位卫星选择方法，其特征在于，所述从所述卫星星座中选择所述第一数量的符合条件的卫星包括：

从所述卫星星座中选择第一数量的在水平面呈均匀分布的卫星，以作为符合条件的卫星；

所述从所述卫星星座中选择第二数量的符合条件的卫星，包括：

从所述卫星星座中选择第二数量的在水平面呈均匀分布的卫星，以作为符合条件的卫星。

4.如权利要求3所述的定位卫星选择方法，其特征在于，所述从所述卫星星座中选择第一数量的在水平面呈均匀分布的卫星，包括：

将当前设备的方向角所在水平面划分为所述第一数量个均匀的区域；

进行平均差值计算：获取各个区域的中线的方向角，在所述低仰角选星区对应的各个所述区域内，从所述卫星星座中选择方向角与对应区域的中线的方向角差值最小的卫星，并得到对应区域内卫星与其中线之间方向角的最小差值，将各个区域的最小差值叠加得到平均差值；

将各个区域均旋转半个区域所对应的方向角后再次进行所述平均差值计算；

在较小的平均差值所对应平均差值计算的过程中，将各个区域内所选择的卫星作为在水平面呈均匀分布的卫星。

5.如权利要求3所述的定位卫星选择方法，其特征在于，所述从所述卫星星座中选择第二数量的在水平面呈均匀分布的卫星，包括：

将当前设备的方向角所在水平面划分为所述第二数量个均匀的区域；

进行平均差值计算：获取各个区域的中线的方向角，在所述高仰角选星区对应的各个所述区域内，从所述卫星星座中选择方向角与对应区域的中线的方向角差值最小的卫星，并得到对应区域内卫星与其中线之间方向角的最小差值，将各个区域的最小差值叠加得到平均差值；

将各个区域均旋转半个区域所对应的方向角后再次进行所述平均差值计算；

在较小的平均差值所对应平均差值计算的过程中，将各个区域内所选择的卫星作为在水平面呈均匀分布的卫星。

6.一种定位卫星选择装置，其特征在于，包括：

仰角检测模块，用于获取卫星星座的导航电文，根据所述导航电文计算当前设备能观测到卫星星座中各个卫星的仰角，并将各个仰角中最小的作为实际低仰角；

比例计算模块，用于在几何精度因子满足预设条件的情况下，获取低仰角处和高仰角处卫星数量的比例与所述实际低仰角之间的第一函数关系，并将所述实际低仰角代入所述第一函数关系，由所述第一函数关系计算得到低仰角处和高仰角处卫星数量的最大比例；

仰角计算模块，用于根据所述最大比例，选取第一数量的低仰角处的卫星和第二数量的高仰角处的卫星，并得到第一数量和第二数量之间的理论比例，获取理论高仰角、实际低仰角和理论比例之间的第二函数关系，并将所述实际低仰角和理论比例代入所述第二函数关系，由所述第二函数关系计算得到所述理论高仰角；

卫星选择模块，用于根据所述理论高仰角和所述实际低仰角，确定用于选择卫星的低仰角选星区和高仰角选星区，在当前设备的所述低仰角选星区内，从所述卫星星座中选择所述第一数量的符合条件的卫星，在当前设备的所述高仰角选星区内，从所述卫星星座中选择第二数量的符合条件的卫星，将所选符合条件的卫星用于定位；

其中，所述几何精度因子在取极限值的情况下，需要满足以下公式：

其中，n是卫星总数量，x_k、y_k、z_k分别是第K个卫星在坐标轴X轴、Y轴和Z轴上归一化后对应的值，R为低仰角处和高仰角处卫星数量的比例，z_down为实际低仰角归一化后对应的高度值，z_up为理论高仰角归一化后对应的高度值；

所述第一函数关系满足：

其中，将所述实际低仰角代入所述第一函数关系前，计算其归一化后对应的高度值；

所述第二函数关系满足：

其中，R₀为所述理论比例，将所述实际低仰角代入所述第二函数关系前，计算其归一化后对应的高度值。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。