一种基于DOP贡献度的低轨增强加速选星方法

本发明属于卫星导航，尤其涉及一种基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法。

背景技术：

1、选星就是指依据天文测量规范的要求，在星表中选取最优几何分布和最短测量作业时段的卫星组合，并形成有测量时序的观测星。目前高轨卫星的定轨方式主要是地面站测控方式，但是受限于地面站建设对地理位置，周围环境要求较高，建设成本大等问题，未来高轨卫星数量变大后，地面站将难以提供足够的定位资源；且相比于中高轨卫星，低轨卫星轨道高度更低，在轨速度更快，构型变化更快，能够使得一些定位中的参数快速收敛，达到快速和高精度定轨定位的目的。因此，优选低轨卫星的方法对中高轨道卫星进行定轨定位的方式显得尤为重要。那么，如何对通过低轨卫星对gnss进行定位定轨是一项重大挑战。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，包括：

3、计算测站位置，同时依据所求时刻的卫星时段，计算星下点坐标；

4、遍历所有待选的低轨卫星，基于所述测站位置的经纬坐标范围筛选符合的leo卫星；

5、对所述所求时刻的卫星进行球面覆盖半径解算，获得卫星球面覆盖半径，基于所述卫星球面覆盖半径对leo卫星进行筛选，获得筛选后卫星；

6、构建gdop贡献度模型，基于所述gdop贡献度模型对所述筛选后卫星进行循环计算并剔除gdop贡献度小的卫星，直至达到卫星剩余阈值，完成选星。

7、优选地，所述星下点坐标的表达式为：

8、

9、其中，i为轨道倾角，u为纬度幅角，ω为升交点经度，为星下点的经纬度坐标。

10、优选地，卫星空间直角坐标系转大地坐标系的公式为：

11、

12、其中，(x,y,z)为空间直角坐标系坐标，n为卯酉圈半径，λ为纬度，e为地球第一偏心率。

13、优选地，所述球面覆盖半径的表达式为：

14、

15、其中，为地球平均赤道半径，卫星的轨道高度为hs，地面可以与卫星联通的最小仰角为emin。

16、优选地，所述星下点坐标与球面上任意一目标点的球面距离θ的关系为：

17、

18、其中，θ为球面距离，为星下点经纬度坐标，为球面上任意一目标点经纬度坐标。

19、优选地，所述gdop贡献度模型中几何精度因子的表达式为：

20、

21、其中，gdop为几何精度因子，trace表示矩阵求迹，h为接收机位置和北斗导航星之间的方向余弦矩阵。

22、优选地，所述接收机位置和北斗导航星之间的方向余弦矩阵的表达式为：

23、

24、其中，li、mi、ni为测站近似坐标到第i颗卫星位置向量的方向余弦，i＝1,2,...,a，a为单系统参与解算的卫星个数。

25、优选地，基于所述gdop贡献度模型对所述筛选后卫星进行循环计算并剔除gdop贡献度小的卫星的过程还包括：

26、设hm为选择m颗导航卫星定轨时的观测矩阵，从m颗卫星中去掉第i颗时，得到剩下的m-1颗卫星的观测矩阵为：hm-1；

27、

28、其中，hi＝[li-mini 1]为第i颗卫星的观测向量；

29、令则由矩阵反演公式可得：

30、

31、即

32、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

33、本发明在传统的选星方法的基础上，基于低轨卫星高度更低，在轨速度更快，构型变化更快的特点，设计了基于轨道相位差和dop贡献度的低轨增强北斗/gnss定轨选星的方法模型，分析了leo卫星轨道特征，并基于待选的leo卫星星下点坐标得到最优的定轨选星模型，是传统选星方法与leo卫星组合的定位定轨选星模型。本发明带来的明显技术效果主要如下：

34、(1)提出了基于轨道相位差和dop贡献度的低轨增强北斗/gnss定轨选星方法，相比于传统的选星模型，通过结合leo卫星与测站的方式对gnss卫星进行定轨定位，由于引入了leo卫星与地面测站点，可消除由单一测站导致的选星位置不均匀所引起的选星计算复杂度增加的问题；

35、(2)在针对不同的leo卫星进行遍历时，通过dop贡献度选择最佳卫星，保证了定轨选星的准确性。相比于传统选星方法，本文通过卫星球面覆盖半径与leo星下点同测站点间的球面距离进行筛选，保证了降低的选星算法的复杂度。

技术特征：

1.一种基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，其特征在于，所述星下点坐标的表达式为：

3.根据权利要求1所述的基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，其特征在于，卫星空间直角坐标系转大地坐标系的公式为：

4.根据权利要求1所述的基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，其特征在于，所述球面覆盖半径的表达式为：

5.根据权利要求1所述的基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，其特征在于，所述星下点坐标与球面上任意一目标点的球面距离θ的关系为：

6.根据权利要求1所述的基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，其特征在于，所述gdop贡献度模型中几何精度因子的表达式为：

7.根据权利要求6所述的基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，其特征在于，所述接收机位置和北斗导航星之间的方向余弦矩阵的表达式为：

8.根据权利要求1所述的基于dop贡献度的低轨增强加速选星方法，其特征在于，基于所述gdop贡献度模型对所述筛选后卫星进行循环计算并剔除gdop贡献度小的卫星的过程还包括：

技术总结本发明公开了一种基于DOP贡献度的低轨增强加速选星方法，属于卫星导航技术领域，包括：构建以测站限制范围为基础的星下点筛选模型；构造以卫星球面覆盖半径为基础的低轨卫星筛选模型；构建DOP贡献度选星模型。本发明通过已知的测站位置坐标及LEO卫星位置对进行中高轨道卫星进行定轨定位，可有效提升中高轨道卫星定轨的精确性；实现了GNSS卫星的高精度拟合，保证了GNSS卫星轨道模型的精确性。技术研发人员：刘文祥,倪少杰,李宗楠,肖伟,刘小汇,李蓬蓬,马鹏程,张楚受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18