CN117148394B - 一种卫星筛选方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种卫星筛选方法。包括获取卫星导航电文，基于导航电文提取卫星当前历元星历，基于当前历元星历计算获得卫星的即时位置或即时速度；获取卫星的其他星历，基于其他星历获得卫星的参考位置或参考速度；基于卫星的即时位置和参考位置计算基于星历的位置差，或基于卫星的即时速度和参考速度计算基于星历的速度差；计算其他星历的参考时间与当前历元星历的参考时间的星历参考时间差值；基于星历参考时间差值选择相应的阈值，将其与基于星历的位置差或速度差进行比较，从而对卫星进行筛选。本申请技术方案利用多种质量评估方法对卫星星历的质量进行全面、准确、实时的评估，根据评估结果对卫星进行筛选，提升GNSS接收机导航定位的精度。

Description

一种卫星筛选方法

技术领域

本申请涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种卫星筛选方法。

背景技术

随着卫星导航技术的发展，全球导航卫星系统（Global Navigation SatelliteSystem, GNSS）在军事、交通、测绘、搜救、农业等各个领域得到广泛的应用。人们对GNSS导航精度要求也越来越高。GNSS接收设备提供的数据精度与导航电文的可靠性相关。比较微弱的卫星导航信号在传输过程中不足以抵抗大气、电离层、遮挡等的干扰，从而无法提供可靠的导航电文。目前，各类GNSS接收设备采用了不同的校验方法以保证传输的可靠性。但是，这些校验方法无法识别导航电文数据本身的正确性。

虽然，卫星导航电文的星历中已经提供健康（Health）和用户距离精度指数（UserRange Accuracy, URA）等状态参数信息，用于识别由于注入站和卫星故障等问题造成的卫星导航电文星历错误。但在实际应用中，星历仍然存在除上述状态参数以外的其他错误，这些错误对导航定位准确性造成直接影响。大部分GNSS接收设备无法有效检测星历的可用性，这意味着无法保证利用星历计算的位置和速度数据的准确性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本申请提出了一种卫星筛选方法，包括获取卫星导航电文，基于所述导航电文提取卫星当前历元星历，基于所述当前历元星历计算获得所述卫星的即时位置或即时速度；获取所述卫星的其他星历，基于所述其他星历获得所述卫星的参考位置或参考速度；基于所述卫星的即时位置和所述卫星的参考位置计算基于星历的位置差，或基于所述卫星的即时速度和所述卫星的参考速度计算基于星历的速度差；计算所述其他星历的参考时间与所述当前历元星历的参考时间的星历参考时间差值；基于所述星历参考时间差值选择相应的阈值，并且将其与所述基于星历的位置差或速度差进行比较，从而对所述卫星进行筛选；其中，所述其他星历包括所述卫星在当前历元通过不同频点发送的星历；由GNSS接收机保存的所述卫星通过相同频点在当前历元之前发送的星历；和/或，GNSS监测站、GNSS注入站或其他通信链路接收到的所述卫星发送的星历。

特别的，所述的方法，其中当所述星历参考时间差值小于等于一个星历更新周期时，所述阈值为固定的数值；当所述星历参考时间差值大于一个所述星历更新周期并且小于等于所述星历可用期限时，所述阈值为所述星历参考时间差值的函数。

特别的，所述的方法，其中所述函数为所述星历参考时间差值的二次函数。

特别的，所述的方法，其中当所述星历参考时间差值大于所述星历可用期限时，放弃相应的所述其他星历，所述星历可用期限为所述星历更新周期的N倍，N为大于等于2的整数。

特别的，上述任一所述的方法，还包括提取所述导航电文中的校验码和校验和；将基于所述导航电文中的校验码计算出的校验值与所述导航电文中的校验和进行比较。

特别的，上述任一所述的方法，还包括提取所述卫星导航电文中测距码、传输时间延迟以及所述卫星的即时位置和即时速度等数据计算伪距残差和伪距率残差；比较所述伪距残差和设定伪距残差值的大小；和比较所述伪距率残差和设定伪距率残差值的大小。

本申请提出了一种卫星筛选方法，包括获取卫星导航电文，基于所述导航电文提取卫星当前历元星历，基于所述当前历元星历计算获得所述卫星的即时位置和即时速度；获取所述卫星的其他历书，基于所述其他历书获得所述卫星的参考位置或参考速度；基于所述卫星的即时位置和所述卫星的参考位置计算基于历书的位置差，或基于所述卫星的即时速度和所述卫星的参考速度计算基于历书的速度差；计算所述其他历书的参考时间与所述当前历元星历的参考时间的历书参考时间差值；基于所述历书参考时间差值选择相应的阈值，并且将其与所述基于历书的位置差或速度差进行比较，从而对所述卫星进行筛选；其中，所述其他历书包括所述卫星在当前历元通过不同频点发送的历书；由GNSS接收机存储的所述卫星通过相同频点在当前历元之前发送的历书；和/或，GNSS监测站、GNSS注入站或其他通信链路接收到的所述卫星发送的历书。

特别的，所述的方法，其中当所述历书参考时间差值小于等于一个历书更新周期时，所述阈值为固定的数值；当所述历书参考时间差值大于一个所述历书更新周期并且小于等于所述历书可用期限时，所述阈值为所述历书参考时间差值的函数。

特别的，所述的方法，其中所述函数为所述历书参考时间差值的二次函数。

特别的，所述的方法，其中当所述历书参考时间差值大于所述历书可用期限时，放弃相应的所述其他历书，所述历书可用期限为所述历书更新周期的M倍，M为大于等于2的整数。

特别的，上述任一所述的方法，还包括提取所述导航电文中的校验码和校验和；将基于所述导航电文中的校验码计算出的校验值与所述导航电文中的校验和进行比较。

特别的，上述任一所述的方法，还包括提取所述卫星导航电文中测距码、传输时间延迟以及所述卫星的即时位置和即时速度等数据计算伪距残差和伪距率残差；比较所述伪距残差和设定伪距值的大小；和比较所述伪距率残差和设定伪距率残差值的大小。

本申请还包括一种GNSS接收机，执行上述任一所述卫星筛选方法。

附图说明

下面，将结合附图对本申请的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1所示为根据本申请一个实施例的卫星筛选方法的流程图；

图2所示为根据本申请一个实施例的基于星历的位置差分布图；

图3所示为根据本申请一个实施例的基于星历的速度差分布图；

图4所示为根据本申请另一个实施例的基于历书的位置差分布图；

图5所示为根据本申请另一个实施例的基于历书的速度差分布图；

图6所示为根据本申请另一个实施例的卫星筛选方法流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。对于附图中的各单元之间的连线，仅仅是为了便于说明，其表示至少连线两端的单元是相互通信的，并非旨在限制未连线的单元之间无法通信。另外，两个单元之间线条的数目旨在表示该两个单元之间通信至少所涉及的信号数或至少具备的输出端，并非用于限定该两个单元之间只能如图中所示的信号来进行通信。

本申请提出一种卫星筛选方法，利用多种质量评估方法对卫星星历的质量进行全面、准确、实时的评估，并根据评估结果对卫星进行筛选，从而提升GNSS接收机导航定位的精度。

图1所示为根据本申请一个实施例的卫星筛选方法的流程图。根据一个实施例，由GNSS接收机在每个星历更新周期执行卫星筛选功能，选取可靠的卫星。

在步骤1001，GNSS接收机获取卫星P播发的射频信号，将射频信号转换为导航电文。

根据一个实施例，GNSS接收机捕获并跟踪卫星P播发的射频信号，射频信号经过放大、变频、模数转换等操作后转换为导航电文。

在步骤1002，将卫星P的导航电文按照导航电文的电文格式进行解析，提取导航电文中的校验码和校验和。

在步骤1003，依据导航电文中的校验码计算校验值。

根据一个实施例，GNSS接收机对解析后提取的卫星P的导航电文的校验码进行奇偶校验运算获得校验值。

在步骤1004，判断计算出的校验值与卫星P的导航电文中的校验和是否相等。如是，代表卫星播发的射频信号在传输链路的传输过程中传输无误，卫星P可以作为备选卫星，执行步骤1005；否则，代表卫星P播发的射频信号在传输过程中存在传输错误，执行步骤103。

在步骤103，在卫星列表中，标记卫星状态为不可用。

根据一个实施例，在GNSS接收机中，存储有与GNSS接收机通信的卫星列表，在卫星列表中将未通过质量评估的卫星标记为不可用。

在步骤1005，提取导航电文中星历的指示信息。

根据一个实施例，指示信息包括健康指示、告警指示、用户距离精度以及星历参考时间Toe。

在步骤1006，判断指示信息是否正常，如是，代表导航电文正确，则执行步骤1007；否则，执行步骤103。

根据一个实施例，判断健康指示是否为0，如是，继续判断其他指示信息是否满足各自的判定条件；若健康指示为1，跳转到步骤103。当然，“0”和“1”代表的含义也可以彼此对调。

根据一个实施例，判断告警指示是否为0，如是，继续判断其他指示信息是否满足各自的判定条件；若告警指示为1，跳转到步骤103。当然，“0”和“1”代表的含义也可以彼此对调。

根据一个实施例，判断用户距离精度是否小于比较值。如是，继续判断其他指示信息是否满足各自的判定条件；否则，跳转到步骤103。不同导航系统给出的比较值各不相同，比较值的具体取值需要根据实际使用情况设定。

根据一个实施例，判断当前观测时间与星历参考时间Toe的时间差是否小于一个星历更新周期。如是，跳转到步骤1007，否则，跳转到步骤103。

在一些实施例中，健康指示、告警指示、用户距离精度以及星历参考时间Toe的判断没有先后顺序之分，其中任何一项不满足判定条件时，意味着卫星未通过质量评估。

在步骤1007，计算卫星P的即时位置和即时速度、参考位置和参考速度等数据。具体执行步骤1071至步骤1075。

在步骤1071，从卫星导航电文提取卫星P当前k历元的星历Pk。利用星历Pk中的卫星轨道参数和星历参考时间Toe，计算出卫星在空间直角坐标系的即时位置Sk和即时速度Vk分别为和/>。

在步骤1073，从GNSS接收机或者服务器的存储数据中提取其他星历Pm。利用其他星历Pm中的卫星轨道参数以及星历参考时间Toe，计算卫星P在空间直角坐标系的参考位置Sm和参考速度Vm。

根据一个实施例，其他星历Pm可以包括，存储在GNSS接收机中的卫星P通过与当前k历元星历Pk相同频点且在k历元之前播发的星历。

根据一个实施例，其他星历Pm也可以包括，卫星P在当前k历元时刻通过不同频点播发的星历。

根据本申请的一个实施例，其他星历Pm还可以包括，由GNSS注入站、GNSS监测站或其他通信链路接收到的卫星P播发的星历。此时，其他渠道星历可以包括与当前k历元同时刻的星历，也可以包括k历元之前的星历。

根据一个实施例，设定星历可用期限。星历可用期限设置为星历更新周期的N倍，N为大于等于2的整数。例如，当星历更新周期为1小时时，星历可用期限可以设定为2小时、3小时或者336小时(也就是14天)。

通常，GNSS接收机会存储从其他渠道接收的星历、在当前k历元从不同频点接收到的星历以及与星历Pk相同频点当前k历元之前的星历。在一些特殊情况，例如，GNSS接收机关机或被遮挡等，会导致GNSS接收机无法正常地、实时地接收到卫星信号。在此情况下，当GNSS接收机恢复正常接收状态后，GNSS接收机中存储的星历的参考时间距离当前k历元星历的参考时间有一定的时间差。基于较短时间差内的其他星历Pm计算获得的参考位置Sm和参考速度Vm，在精度和可靠性方面理论上都会高于基于较长时间差的其他星历Pm计算获得的参考位置Sm和参考速度Vm。

在一些实施例中，当其他星历参考时间与当前k历元星历参考时间的差值大于一个星历更新周期时，通过判断时间差是否小于等于星历可用期限来判断其他星历是否可用，从而提高参考位置相对于即时位置的可靠性。

在本申请的一个实施例，参与评估的其他星历Pm可以包括与星历Pk相同频点k历元之前的星历、在当前k历元从不同频点接收的星历、其他渠道接收的卫星P发送的星历中的任意一个或多个。其他星历Pm的具体类型，依据GNSS接收机中存储的星历的类型确定。由此获得的参考位置Sm和参考速度Vm分别为和/>，其中(m=1,2,3...)。

在步骤1075，从GNSS接收机或者服务器的存储数据中提取其他历书Pn。利用其他历书Pn中的卫星轨道参数以及历书参考时间Toa，计算卫星在空间直角坐标系的参考位置Sn和参考速度Vn。

根据一个实施例，其他历书Pn可以包括，存储在GNSS接收机中的卫星P通过与星历Pk相同频点且在当前k历元时刻之前播发的历书。

根据一个实施例，其他历书Pn也可以包括，卫星P在当前k历元时刻通过不同频点播发的历书。

根据本申请的一个实施例，其他历书Pn还可以包括，由GNSS注入站、GNSS监测站或其他通信链路接收到的卫星P播发的历书。此时，其他渠道历书可以包括与当前k历元同时刻的历书，也可以包括当前k历元之前的历书。

根据一个实施例，设定历书可用期限。历书可用期限设置历书更新周期的M倍，M为大于等于2的整数。例如，当历书更新周期为7小时时，历书可用期限可以设定为14小时、21小时或者336小时（也就是14天）。

通常，GNSS接收机会存储从其他渠道接收的历书、在当前k历元从不同频点接收到的历书以及与星历Pk相同频点当前k历元之前的历书。在一些特殊情况，例如，GNSS接收机关机或被遮挡等，会导致GNSS接收机无法正常地、实时地接收到卫星信号。在此情况下，当GNSS接收机恢复正常接收状态后，GNSS接收机中存储的历书的参考时间距离当前k历元星历的参考时间有一定的时间差。基于较短时间差内的其他历书Pn计算获得的参考位置Sn和参考速度Vn，在精度和可靠性方面理论上都会高于基于较长时间差的其他历书Pn计算获得的参考位置Sn和参考速度Vn。

在一些实施例中，当其他星历参考时间与当前k历元星历参考时间的差值大于一个历书更新周期时，通过判断时间差是否小于等于历书可用期限判断其他历书是否可用，从而提高参考位置相对于即时位置的可靠性。

在本申请的一个实施例，参与评估的其他历书Pn可以包括与星历Pk相同频点k历元之前的历书、在当前k历元从不同频点接收的历书、其他渠道接收的卫星P发送的历书中的任意一个或多个。其他历书Pn的具体类型，依据GNSS接收机中存储的历书的类型确定。由此获得的参考位置Sn和参考速度Vn分别为和/>，其中(n=1,2,3...)。

根据一个实施例，GNSS接收机可以基于其他星历计算卫星的参考位置和参考速度，也可以基于其他历书计算卫星的参考位置和参考速度，还可以同时使用其他星历和其他历书计算相应的参考位置和参考速度，具体依据GNSS接收机接收和存储的参数类型确定。

在步骤1008，计算基于星历的位置差和/或速度差/>，和/或，基于历书的位置差/>和/或速度差/>。

根据一个实施例，计算由当前k历元星历Pk得到的卫星的即时位置Sk与通过其他星历Pm得到的参考位置Sm之间的基于星历的位置差。按照空间直角坐标系下的距离计算公式，基于星历的位置差/>可以计算为

根据一个实施例，计算由当前k历元星历Pk得到的卫星的即时速度Vk与通过其他星历Pm得到的参考速度Vm之间的基于星历的速度差。按照空间直角坐标系下的速度计算公式，基于星历的速度差/>可以计算为

根据一个实施例，计算由当前k历元星历Pk获得的卫星的即时位置Sk与通过其他历书Pn得到的参考位置Sn之间的基于历书的位置差。按照空间直角坐标系下的距离计算公式，基于历书的位置差/>可以计算为

根据一个实施例，计算由当前k历元星历Pk得到的卫星的即时速度Vk与通过其他历书Pn得到的参考速度Vn之间的基于历书的速度差。按照空间直角坐标系下的速度计算公式，基于历书的速度差/>可以计算为

根据一个实施例，GNSS接收机可以选择计算基于星历的位置差和/或速度差，和/或，基于历书的位置差/>或速度差/>中的一个或多个，具体依据GNSS接收机中存储的星历或历书确定，或者依据设计需要确定。

在步骤1010，判断基于星历的位置差和/或速度差/>的值是否小于等于相应的阈值；和/或，判断基于历书的位置差/>和/或速度差/>的值是否小于等于相应的阈值。如是，代表卫星通过评估，执行步骤1070；否则，卫星未通过评估，执行步骤103。

根据本申请的一个实施例，阈值包括基于星历位置差阈值、基于星历速度差阈值、基于历书位置差阈值以及基于历书速度差阈值。每个阈值又分别包括固定阈值和二次函数。

通常，卫星发送的星历和历书以固定周期进行更新，基于更新周期前后的一个周期内的星历和历书计算的卫星位置和速度的时效性更好。历书的更新周期远大于星历的更新周期。

下文介绍如何得到基于星历的位置差阈值。选定某一历元为基准历元，获取基准历元时刻的星历并计算卫星位置。选取与基准历元星历参考时间相对应的可用期限内的其他星历计算卫星的参考位置，其他星历参考时间与基准历元星历参考时间的时间差越大，卫星基于基准历元星历计算获得的卫星位置与参考位置之间的位置差就越大。利用卫星位置和参考位置之间的位置差分布与时间差的相关性，以基准历元星历的参考时间为原点建立坐标系，横坐标代表可用期限内的其他星历参考时间与基准历元星历参考时间相差的小时数，纵坐标代表位置差，将不同时间差和位置差的关系与坐标系相对应，获得位置差分布曲线。分别获得每个卫星的位置差分布曲线。设定位置差分布中差值大的样本占样本总数的比例，对各个卫星的位置差分布曲线进行拟合，得到基于星历位置差的固定阈值和二次函数。

对于其他星历的参考时间与基准历元星历的参考时间的时间差值小于等于一个星历更新周期的情况，得到基于星历位置差的固定阈值；对于其他星历的参考时间与基准历元星历的参考时间的时间差大于一个星历更新周期且小于等于星历可用期限的情况，得到基于星历位置差的二次函数。固定阈值和二次函数，表达了基于基准历元星历和其他星历计算获得的位置差与基于基准历元星历和其他星历的参考时间的时间差应满足的条件或者标准。

图2所示为根据本申请一个实施例的基于星历的位置差的分布图。图2中横坐标为距基准历元星历参考时间的小时数，纵坐标为基于其他星历计算获得的参考位置与基于基准历元星历计算获得的卫星位置之间位置差。图2右侧的数值代表图2中多条位置差曲线对应的卫星的编号。黑色方块形成的虚线代表基于图2的星历位置差的二次函数。在这个实施例中，基于图2的星历位置差的固定阈值可以是。

根据一个实施例，假设以当前k历元为基准历元时，基于图2的星历位置差的二次函数为

其中，为卫星P的当前k历元星历参考时间，/>为其他星历的参考时间，/>、和/>为二次函数的系数，/>为当前k历元星历参考时间与其他星历参考时间的时间差。

在本申请的一个实施例中，二次函数系数可以是，，/>。二次函数系数由星历位置差分布和虚警率共同确定。虚警率代表在位置差分布中位置差值大的样本占样本总数的比例。

在一些实施例中，对于不同的卫星系统以及虚警率要求，二次函数系数的值也不相同。因此，不同的卫星导航系统以及精度要求下，由二次函数计算得出的阈值会随星历的参考时间之间的时间差值以及函数系数的改变而改变。

相较于固定阈值，在时间差大于一个星历更新周期时，二次函数计算出的值不仅更好的体现出参考时间差与位置差之间的变化关系，而且，不同卫星系统和虚警率要求等相关因素也体现在二次函数中。由二次函数计算得到的阈值更有助于提升评估的有效性和可信度。

根据本申请的一个实施例，也可选取与基准历元星历参考时间相对应的可用期限内的其他星历计算卫星的参考速度，其他星历的参考时间与基准历元星历的参考时间的时间间隔越长，卫星基于基准历元星历计算获得的卫星速度与参考速度之间的速度差就越大。基于这个原理，利用卫星速度和参考速度之间的速度差分布与时间差的相关性，建立基于星历的速度差分布曲线。通过对速度差分布曲线的拟合，得到基于星历速度差的固定阈值和二次函数。基于星历速度差的固定阈值和二次函数表达了速度差与时间差应满足的条件或者标准。

图3所示为根据本申请一个实施例的基于星历的速度差的分布图。图3中横坐标为距基准历元星历参考时间的小时数，纵坐标为基于其他星历计算出的参考速度与基于基准历元星历计算出的卫星速度的速度差。图3右侧的数值代表图3中多条速度差曲线对应的卫星的编号。黑色方块形成的虚线代表基于图3的星历速度差的二次函数。

根据本申请的一个实施例，对于其他星历的参考时间与基准历元星历的参考时间的时间差小于等于一个星历更新周期的情况，得到基于星历速度差的固定阈值可以是。

根据一个实施例，对于其他星历的参考时间与基准历元星历的参考时间的时间差大于一个星历更新周期且小于等于星历可用期限的情况，通过对速度差分布曲线的拟合，得到基于星历速度差的二次函数为

根据本申请的一个实施例，基于星历速度差的二次函数系数可以是

，/>，/>。

同理，也可以依据与基准历元星历参考时间相对应的可用期限内的其他历书，得到基于历书位置差和速度差的相应阈值。卫星位置可以与同一时间的不同星历或历书计算获得的参考位置进行比较，也可以和不同时间的星历或历书计算获得的参考位置进行比较。在短期评估时，利用其他星历计算获得的卫星参考位置的精度高于利用其他历书计算获得的卫星参考位置的精度。在远期评估时，通过其他历书计算得到的卫星参考位置的精度高于通过其他星历计算得到的卫星参考位置的精度。

通过其他历书计算出卫星的参考位置，基于基准历元星历计算得到卫星位置。计算其他历书的参考时间与基准历元星历参考时间的时间差，利用卫星位置和参考位置之间的位置差分布与时间差的相关性，建立基于历书的位置差分布曲线。通过对基于历书的位置差分布曲线的拟合，对于时间差小于等于一个历书更新周期的情况，得到基于历书位置差的固定阈值；对于时间差大于一个历书更新周期且小于等于历书可用期限的情况，得到基于历书位置差的二次函数。基于历书位置差的固定阈值和二次函数表达了位置差与时间差应满足的条件或者标准。

图4所示为根据本申请另一个实施例的基于历书的位置差分布图。图4中横坐标为距基准历元星历参考时间的小时数，纵坐标为基于其他历书计算出的参考位置与基于基准历元星历计算出的卫星位置的位置差。图4右侧的数值代表图4中多条位置差曲线对应的卫星的编号。黑色方块形成的虚线代表基于图4的历书位置差的二次函数。在这个实施例中，基于图4所示的历书位置差的固定阈值可以是。

根据一个实施例，假设以当前k历元为基准历元时，基于图3的历书位置差的二次函数为

其中，为卫星P的k历元星历参考时间，/>为卫星P的其他历书的参考时间，/>、和/>为二次函数系数，/>为当前k历元星历参考时间与其他历书参考时间的时间差。二次函数系数由历书位置差分布和虚警率共同确定。在一个实施例中，二次函数系数为 ，/>，/>。

根据本申请的一个实施例，也可以选取其他历书计算卫星的参考速度，其他历书参考时间与基准历元星历参考时间的时间差越大，卫星基于基准历元星历计算获得的卫星速度与参考速度的速度差就越大。利用卫星速度和参考速度之间的速度差分布与时间差的相关性，建立基于历书的速度差分布曲线。通过对速度差分布曲线的拟合，获得基于历书速度差的固定阈值和二次函数。基于历书速度差的二次函数表达了位置差与时间差应满足的条件或者标准。

图5所示为根据本申请另一个实施例的基于历书的速度差分布图。图5中横坐标为距基准历元星历参考时间的小时数，纵坐标为其他历书计算出的参考速度与基准历元星历计算出的卫星速度的速度差。图5右侧的数值代表图5中多条速度差曲线对应的卫星的编号。黑色方块形成的虚线代表基于图5的历书速度差的二次函数。根据本申请的一个实施例，对于其他历书参考时间与基准历元星历参考时间的时间差小于等于一个历书更新周期的情况，通过对基于历书的速度差分布曲线的拟合，获得基于历书速度差的固定阈值可以是。

根据一个实施例，对于其他历书参考时间与基准历元星历参考时间的时间差值大于一个历书更新周期且小于等于历书可用期限的情况，通过对基于历书的速度差分布曲线的拟合，得到基于历书速度差的二次函数。

根据一个实施例，假设以当前k历元为基准历元时，基于历书速度差的二次函数为

根据本申请的一个实施例，基于历书速度差的二次函数系数可以是，/>，/>。

在一些实施例中，GNSS接收机中只存储有卫星星历时，GNSS接收机可以使用基于星历位置差和/或速度差的相应固定阈值和二次函数。此时，判断基于星历的位置差的值是否小于等于基于星历位置差的固定阈值或二次函数计算出的值，和/或，判断基于星历的速度差/>的值是否小于等于基于星历速度差的固定阈值或者二次函数计算出的值。这时，如果基于星历的位置差/>和速度差/>都参与判断，可以以判断基于星历的位置差/>是否小于等于相应阈值为准，也可以以判断基于星历的位置差和速度差是否都小于等于相应阈值，对卫星进行筛选。

在一些实施例中，GNSS接收机中只存储有卫星历书时，GNSS接收机可以使用基于历书位置差和/或速度差的相应固定阈值和二次函数。此时，判断基于历书的位置差的值是否小于等于基于历书位置差的固定阈值或二次函数计算出的值，和/或，判断基于历书的速度差/>的值是否小于等于基于历书速度差的固定阈值或者二次函数计算出的值。这时，如果基于历书的位置差/>和速度差

都参与判断，可以以判断基于历书的位置差/>是否小于等于相应阈值为准，也可以判断基于历书的位置差和速度差是否都小于等于相应阈值，对卫星进行筛选。

可选的，在一些实施例中，当GNSS接收机中既存储有其他星历又存储有其他历书时，GNSS接收机可以使用基于星历的位置差和/或速度差，以及，基于历书的位置差和/或速度差中的任意多个相应固定阈值和二次函数，分别判断基于星历的位置差、基于星历的速度差/>、基于历书的位置差/>、基于历书的速度差/>的值是否都小于等于相应的固定阈值或二次函数计算出的值。在另一些实施例中，也可以选择基于星历位置差/>或速度差/>是否都小于等于相应阈值，或者，基于历书的位置差/>和/或速度差/>是否小于等于相应阈值中的任一组为准。在一些实施例中，将多种阈值结合使用时，可以进一步提高评估的可靠性。这时，通过提高虚警率改变固定阈值和二次函数系数，可以显著提高评估的可靠性。

在步骤1070，计算伪距残差和伪距率残差。

在本申请的一个实施例中，提取卫星导航电文中测距码、传输时间延迟，同时利用卫星即时位置和速度等数据，计算出卫星P伪距残差和伪距率残差。

在步骤1080，判断伪距残差是否小于等于设定伪距残差值，以及，卫星P的伪距率残差是否小于设定伪距率残差值。如两个条件都满足，代表卫星通过质量评估，执行步骤1090；否则，执行步骤103。例如，设定伪距残差值12m。例如，设定伪距率残差为0.016m/s。

在步骤1090，标记卫星状态为可用。

图6所示为根据本申请另一个实施例的卫星筛选方法流程图。根据一个实施例，图6所示的方法可以是图1中步骤1010的细化。

在步骤4011，判断参与评估的参数类型是否是其他星历Pm，如是，执行步骤4012；否则，执行步骤4022。

根据一个实施例，优先选用存储在GNSS接收机中的距离当前k历元时间差值最小的其他星历参与评估。

在步骤4012，计算其他星历与当前k历元星历参考时间之间的星历参考时间差值，判断星历参考时间差值是否小于等于一个星历更新周期。如是，执行步骤4013；否则，执行步骤4014。

在步骤4013，判断基于星历的位置差是否小于等于基于星历位置差的固定阈值，和/或，判断基于星历的速度差/>是否小于等于基于星历的速度差的固定阈值，如是，执行步骤4070；否则，执行步骤403。

在步骤4014，判断其他星历与当前k历元星历的星历参考时间的星历参考时间差值是否大于一个星历更新周期且小于等于星历可用期限。如是，则执行步骤4015；否则，放弃使用其他星历，执行步骤4070。

在步骤4015，判断基于星历的位置差是否小于等于基于星历的位置差的二次函数计算得到的值，和/或，判断基于星历的速度差/>是否小于等于基于星历速度差的二次函数计算出的值。如是，则执行步骤4070；否则，代表卫星不可用，执行步骤403。

根据一个实施例，当其他星历包括在当前k历元从不同频点接收的星历、从其他渠道接收的星历、与星历Pk相同频点且在当前k历元之前的星历中任意多个时，计算得到的每一个基于星历的位置差以及速度差分别与相应阈值进行比较，执行步骤4012至步骤4015。这时，如果其中任意一个位置差或速度差大于相应阈值时，则执行步骤403。

在步骤4022，判断其他历书的参考时间与当前k历元星历参考时间的历书参考时间差值是否小于等于一个历书更新周期。如是，执行步骤4023；否则，执行步骤4024。

在步骤4023，判断基于历书的位置差是否小于等于基于历书位置差的固定阈值，和/或，判断基于历书的速度差/>是否小于等于基于历书的速度差的固定阈值。如是，执行步骤4070；否则，执行步骤403。

在步骤4024，判断其他历书的参考时间与当前k历元星历参考时间之间的历书参考时间差值是否大于一个历书更新周期且小于等于历书可用期限。如是，则执行步骤4025；否则，放弃使用其他历书，执行步骤4070。

在步骤4025，判断基于历书的位置差是否小于等于基于历书位置差的二次函数计算得到的值，和/或，判断基于历书的速度差/>是否小于等于基于历书速度差的二次函数计算得到的值。如是，执行步骤4070；否则，执行步骤403。

根据一个实施例，其他历书包括在当前k历元从不同频点接收的历书、从其他渠道接收的历书、与星历Pk相同频点且在当前k历元之前的历书中的任意多个时，计算得到的每一个基于历书的位置差以及速度差分别与相应阈值进行比较，执行步骤4022至步骤4025。这时，如果其中任意一个位置差或速度差大于相应阈值，则执行步骤403。

本申请还包括一种GNSS接收机，执行上述卫星筛选方法。

本申请提出了一种全面、准确、实时的用于GNSS接收机的卫星筛选方法，使GNSS接收机不再单纯依赖监测站获取即使位置和速度，通过多个维度对卫星实时星历的质量给予评估，从而实现对卫星筛选。不仅降低错误星历对导航定位结果的干扰，提高GNSS接收机定位的精准度和可靠性，同时，使得星历更好地适应各种复杂、变化的环境和应用条件，进一步提高GNSS的应用效果和用户体验。

上述实施例仅供说明本申请之用，而并非是对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本申请公开的范畴。

Claims (13)

1.一种卫星筛选方法，包括

获取卫星导航电文，基于所述导航电文提取所述卫星的当前历元星历，基于所述当前历元星历计算获得所述卫星的即时位置或即时速度；

获取所述卫星的其他星历，基于所述其他星历获得所述卫星的参考位置或参考速度；

基于所述卫星的即时位置和所述卫星的参考位置计算基于星历的位置差，或基于所述卫星的即时速度和所述卫星的参考速度计算基于星历的速度差；

计算所述其他星历的参考时间与所述当前历元星历的参考时间的星历参考时间差值；

基于所述星历参考时间差值选择相应的阈值，并且将其与所述基于星历的位置差或速度差进行比较，从而对所述卫星进行筛选；

其中，所述其他星历包括

所述卫星在当前历元通过不同频点发送的星历；

由GNSS接收机保存的所述卫星通过相同频点在当前历元之前发送的星历；和/或，

GNSS监测站、GNSS注入站或其他通信链路接收到的所述卫星发送的星历。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

当所述星历参考时间差值小于等于一个星历更新周期时，所述阈值为固定的数值；当所述星历参考时间差值大于一个所述星历更新周期并且小于等于星历可用期限时，所述阈值为所述星历参考时间差值的函数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述函数为所述星历参考时间差值的二次函数。

4.根据权利要求2所述的方法，其中当所述星历参考时间差值大于所述星历可用期限时，放弃相应的所述其他星历，所述星历可用期限为所述星历更新周期的N倍，N为大于等于2的整数。

5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，还包括

提取所述导航电文中的校验码和校验和；

将基于所述导航电文中的校验码计算出的校验值与所述导航电文中的校验和进行比较。

6.根据权利要求1-4中任一所述的方法，还包括

提取所述卫星导航电文中测距码、传输时间延迟以及所述卫星的即时位置和即时速度数据计算伪距残差和伪距率残差；

比较所述伪距残差和设定伪距残差值的大小；和

比较所述伪距率残差和设定伪距率残差值的大小。

7.一种卫星筛选方法，包括

获取卫星导航电文，基于所述导航电文提取所述卫星的当前历元星历，基于所述当前历元星历计算获得所述卫星的即时位置和即时速度；

获取所述卫星的其他历书，基于所述其他历书获得所述卫星的参考位置或参考速度；

基于所述卫星的即时位置和所述卫星的参考位置计算基于历书的位置差，或基于所述卫星的即时速度和所述卫星的参考速度计算基于历书的速度差；

计算所述其他历书的参考时间与所述当前历元星历的参考时间的历书参考时间差值；

基于所述历书参考时间差值选择相应的阈值，并且将其与所述基于历书的位置差或速度差进行比较，从而对所述卫星进行筛选；

其中，所述其他历书包括

所述卫星在当前历元通过不同频点发送的历书；

由GNSS接收机存储的所述卫星通过相同频点在当前历元之前发送的历书；和/或，

GNSS监测站、GNSS注入站或其他通信链路接收到的所述卫星发送的历书。

8.根据权利要求7所述的方法，其中

当所述历书参考时间差值小于等于一个历书更新周期时，所述阈值为固定的数值；当所述历书参考时间差值大于一个所述历书更新周期并且小于等于历书可用期限时，所述阈值为所述历书参考时间差值的函数。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述函数为所述历书参考时间差值的二次函数。

10. 根据权利要求8所述的方法，其中当所述历书参考时间差值大于所述历书可用期限时，放弃相应的所述其他历书，所述历书可用期限为所述历书更新周期的M倍，M为大于等于2的整数。

11.根据权利要求7-10中任一所述的方法，还包括

提取所述导航电文中的校验码和校验和；

将基于所述导航电文中的校验码计算出的校验值与所述导航电文中的校验和进行比较。

12.根据权利要求7-10中任一所述的方法，还包括

提取所述卫星导航电文中测距码、传输时间延迟以及所述卫星的即时位置和即时速度数据计算伪距残差和伪距率残差；

比较所述伪距残差和设定伪距值的大小；和

比较所述伪距率残差和设定伪距率残差值的大小。

13.一种GNSS接收机，执行上述权利要求1-12中任一所述卫星筛选方法。