本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗多徑的GNSS快速選星方法及裝置。

背景技術(shù)：

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)是一種基于人造地球衛(wèi)星的星基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，為全球陸?？仗斓母鞣N軍用民用設(shè)備提供全天候、高精度的位置、速度和時(shí)間信息。當(dāng)今正在運(yùn)行的GNSS系統(tǒng)主要包括美國的全球定位系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯定位系統(tǒng)、歐洲的伽利略定位系統(tǒng)和中國的北斗定位系統(tǒng)。同時(shí)接收以上多個(gè)系統(tǒng)衛(wèi)星信號的GNSS接收機(jī)稱作多星座GNSS接收機(jī)，它可以利用更多的衛(wèi)星信號以提高定位的精度和可靠性。

其中，GNSS接收機(jī)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位解算精度取決于衛(wèi)星的偽距觀測量誤差和幾何精度因子(GDOP，Geometric Dilution of Precision)，而GDOP是由用于定位解算的衛(wèi)星幾何分布決定的?，F(xiàn)有技術(shù)中，常用的選星方法是在可見星中找出所有衛(wèi)星組合(例如用S顆衛(wèi)星組合)，通過計(jì)算所有組合的GDOP值，從中選出GDOP值最小衛(wèi)星組合作為最終的選星結(jié)果。假設(shè)在某一觀測時(shí)刻，接收機(jī)可同時(shí)探測到全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的n(n>4)顆衛(wèi)星，根據(jù)上述算法會在n顆衛(wèi)星中遍歷所有的衛(wèi)星組合所對應(yīng)的GDOP值，其中，H為權(quán)系數(shù)矩陣，因此傳統(tǒng)的選星算法需要進(jìn)行次GDOP值計(jì)算，而且每次計(jì)算均涉及矩陣乘法、矩陣求逆等運(yùn)算。

然而，隨著北斗和伽利略系統(tǒng)部署的在軌衛(wèi)星越來越多，多星座衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)可以接收到的可見星數(shù)量大幅增加，所以，上述選星算法需要計(jì)算的衛(wèi)星組合數(shù)急劇增加，已經(jīng)無法滿足實(shí)時(shí)定位的要求；另外，上述的選星算法基于GDOP最小的原則，只關(guān)注衛(wèi)星的幾何分布最小化，如果將多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星選入其中，將嚴(yán)重惡化用戶測距誤差，最終的接收機(jī)定位精度未必最優(yōu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種抗多徑的GNSS快速選星方法及裝置。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種抗多徑的GNSS快速選星方法，該方法包括：

分別接收各捕獲到的衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息；

根據(jù)所述導(dǎo)航電文信息中的衛(wèi)星健康狀況，從所述各捕獲到的衛(wèi)星中剔除不健康衛(wèi)星得到健康衛(wèi)星組；

根據(jù)所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息，計(jì)算所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角和方位角；

根據(jù)所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角，從所述健康衛(wèi)星組中剔除仰角低于預(yù)設(shè)仰角閾值的衛(wèi)星得到仰角衛(wèi)星組；

根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子；

根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子，從所述仰角衛(wèi)星組剔除多徑因子大于預(yù)設(shè)多徑因子閾值的衛(wèi)星，得到低多徑因子衛(wèi)星組；

根據(jù)所述低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角、方位角和信號質(zhì)量，從所述低多徑因子衛(wèi)星組選出預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星。

可選地，根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子，包括：

根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的相關(guān)閾值；

根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的相關(guān)閾值，確定所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的峰值區(qū)域?qū)?yīng)的邊界相位采樣點(diǎn)；

根據(jù)所述各衛(wèi)星的峰值區(qū)域?qū)?yīng)的邊界相位采樣點(diǎn)，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子MPF；

其中，A為所述相關(guān)峰值區(qū)域?qū)?yīng)的第一邊界相位采樣點(diǎn)，B為所述相關(guān)峰值區(qū)域?qū)?yīng)的第二邊界相位采樣點(diǎn)，Y為所述相關(guān)峰值區(qū)域中各相位采樣點(diǎn)對應(yīng)的衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)值，Y_M為衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)峰值。

可選地，根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的相關(guān)閾值，包括：

根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，獲取所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)峰值；

所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)峰值對應(yīng)的相位采樣點(diǎn)，確定距離所述相關(guān)峰值對應(yīng)的相位采樣點(diǎn)預(yù)設(shè)相位的相位采樣區(qū)域作為相關(guān)峰值區(qū)域；

根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果中除所述相關(guān)峰值區(qū)域之外相關(guān)區(qū)域的相關(guān)結(jié)果均值M_Noise和標(biāo)準(zhǔn)差STD_Noise；

根據(jù)所述相關(guān)結(jié)果均值M_Noise和標(biāo)準(zhǔn)差STD_Noise，計(jì)算出所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的相關(guān)閾值T；

其中，T＝M_Noise+C*STD_Noise，C為比例系數(shù)。

可選地，根據(jù)所述低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角、方位角和信號質(zhì)量，從所述低多徑因子衛(wèi)星組選出預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星，包括：

根據(jù)所述低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角和方位角進(jìn)行衛(wèi)星分組，得到多個(gè)衛(wèi)星子組；

根據(jù)所述多個(gè)衛(wèi)星子組中各衛(wèi)星的信號質(zhì)量，分別從所述多個(gè)衛(wèi)星子組中選取一個(gè)信號質(zhì)量最優(yōu)的衛(wèi)星得到質(zhì)量最優(yōu)衛(wèi)星組；

跟據(jù)所述質(zhì)量最優(yōu)衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角進(jìn)行分組，得到低仰角衛(wèi)星組和高仰角衛(wèi)星組；

根據(jù)所述高仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角和信號質(zhì)量，從所述高仰角衛(wèi)星組中選取第一預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星；

根據(jù)所述低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的方位角和信號質(zhì)量，從所述低仰角衛(wèi)星組中選取第二預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星。

可選地，根據(jù)所述低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的方位角和信號質(zhì)量，從所述低仰角衛(wèi)星組中選取第二預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星，包括：

根據(jù)所述低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角進(jìn)行分組，得到第一低仰角衛(wèi)星組和第二低仰角衛(wèi)星組，所述第一低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角小于所述第二低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角；

根據(jù)所述第一低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的信號質(zhì)量，從所述第一低仰角衛(wèi)星組中選取一個(gè)信號質(zhì)量最優(yōu)的衛(wèi)星S1；

根據(jù)所述第一低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的方位角，從所述第一低仰角衛(wèi)星組中選取一個(gè)與所信號質(zhì)量最優(yōu)的衛(wèi)星S1方位角差值最大的衛(wèi)星S2；

根據(jù)所述所信號質(zhì)量最優(yōu)的衛(wèi)星S1對應(yīng)的方位角Az1和所述方位角差值最大的衛(wèi)星S2對應(yīng)的方位角Az2，從所述第一低仰角衛(wèi)星組中分別選取兩個(gè)方位角距離(Az1+Az2)/2和(Az1+Az2)/2+PI最接近的衛(wèi)星；

判斷在第一低仰角衛(wèi)星組和所述高仰角衛(wèi)星組中選取的衛(wèi)星數(shù)量之和是否滿足所述預(yù)設(shè)數(shù)量要求；

如果不滿足要求，則從所述第二低仰角衛(wèi)星組中選取剩余數(shù)量的衛(wèi)星。

可選地，從所述第二低仰角衛(wèi)星組中選取剩余數(shù)量的衛(wèi)星，包括：

按照所述第一低仰角衛(wèi)星組中所選取的衛(wèi)星的方位角差值由大到小的順序進(jìn)行排序，得到排序后的衛(wèi)星組；

按照剩余待選取的衛(wèi)星數(shù)量，計(jì)算排序后的衛(wèi)星組中與所述剩余待選取的衛(wèi)星數(shù)量對應(yīng)的相鄰兩個(gè)衛(wèi)星的方位角均值；

從所述第二低仰角衛(wèi)星組中選取方位角與所述方位角均值差值最小的衛(wèi)星。

可選地，跟據(jù)所述質(zhì)量最優(yōu)衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角進(jìn)行分組，得到低仰角衛(wèi)星組和高仰角衛(wèi)星組，包括：

跟據(jù)所述質(zhì)量最優(yōu)衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角進(jìn)行分組，得到初始低仰角衛(wèi)星組和初始高仰角衛(wèi)星組；

從所述初始低仰角衛(wèi)星組中剔除衛(wèi)星信號質(zhì)量低于第一預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值的衛(wèi)星，得到低仰角衛(wèi)星組；

從所述初始高仰角衛(wèi)星組中剔除衛(wèi)星信號質(zhì)量低于第二預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值的衛(wèi)星，得到高仰角衛(wèi)星組。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，還提供了一種抗多徑的GNSS快速選星裝置，該裝置包括：

導(dǎo)航電文獲取模塊：用于分別接收各捕獲到的衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息；

健康衛(wèi)星篩選模塊：用于根據(jù)所述導(dǎo)航電文信息中的衛(wèi)星健康狀況，從所述各捕獲到的衛(wèi)星中剔除不健康衛(wèi)星得到健康衛(wèi)星組；

衛(wèi)星角度計(jì)算模塊：用于根據(jù)所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息，計(jì)算所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角和方位角；

仰角篩選模塊：根據(jù)所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角，從所述健康衛(wèi)星組中剔除仰角低于預(yù)設(shè)仰角閾值的衛(wèi)星得到仰角衛(wèi)星組；

多徑因子計(jì)算模塊：根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子；

多徑因子篩選模塊：根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子，從所述仰角衛(wèi)星組剔除多徑因子大于預(yù)設(shè)多徑因子閾值的衛(wèi)星，得到低多徑因子衛(wèi)星組；

選星模塊：根據(jù)所述低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角、方位角和信號質(zhì)量，從所述低多徑因子衛(wèi)星組選出預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種抗多徑的GNSS快速選星方法及裝置，通過對接收到的導(dǎo)航電文信息的分析，依次剔除捕獲到的衛(wèi)星中的不健康的衛(wèi)星、仰角低于閾值的衛(wèi)星以及多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星；然后，根據(jù)衛(wèi)星的方位角、仰角以及信號質(zhì)量從篩選后的衛(wèi)星中進(jìn)行選星。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法綜合考慮了用戶測距誤差和衛(wèi)星幾何分布的影響，在考慮衛(wèi)星幾何分布時(shí)排除了受多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星，保證了最終定位解算的精；并且，該方法不需要計(jì)算GDOP，有效解決了傳統(tǒng)選星方法計(jì)算量太大的問題，滿足了接收機(jī)實(shí)時(shí)定位的要求。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種抗多徑的GNSS快速選星方法的流程示意圖；

圖2為圖1中的多徑因子的計(jì)算方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果示意圖；

圖4為圖1中的根據(jù)低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角、方位角和信號質(zhì)量進(jìn)行選星的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種抗多徑的GNSS快速選星裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

針對現(xiàn)有的選星算法計(jì)算量大的問題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種抗多徑的GNSS快速選星方法，該方法綜合考慮用戶測距誤差和衛(wèi)星幾何分布的影響，在考慮衛(wèi)星幾何分布時(shí)排除了受多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星，無需計(jì)算GDOP，有效解決了傳統(tǒng)選星方法計(jì)算量太大的問題。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種抗多徑的GNSS快速選星方法的流程示意圖。如圖1所示，該方法具體包括如下步驟：

S110：分別接收各捕獲到的衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息。

在接收機(jī)完成初次定位后，通過接收機(jī)中的捕獲模塊捕獲到可見星后，再利用接收機(jī)中的跟蹤模塊以及跟蹤模塊之前的相關(guān)模塊接收所捕獲衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，其中，衛(wèi)星發(fā)射的信號包含了載波、偽碼和導(dǎo)航電文三個(gè)信號層次，導(dǎo)航電文中又包含有星歷和歷書信息，星歷中包含了當(dāng)前衛(wèi)星的位置和健康狀況，歷書包含了當(dāng)前星座系統(tǒng)中所有衛(wèi)星的位置和健康狀況信息。

S120：根據(jù)所述導(dǎo)航電文信息中的衛(wèi)星健康狀況，從所述各捕獲到的衛(wèi)星中剔除不健康衛(wèi)星得到健康衛(wèi)星組。

S130：根據(jù)所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息，計(jì)算所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角和方位角。

首先，從健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息中解析出星歷和歷書信息，根據(jù)解析出的星歷和歷書信息計(jì)算衛(wèi)星的空間位置；然后，根據(jù)衛(wèi)星空間位置和當(dāng)前接收機(jī)的位置，計(jì)算衛(wèi)星的仰角和方位角。

其中，對于衛(wèi)星空間位置的計(jì)算可以采用星歷中的開普勒軌道參數(shù)計(jì)算，具體包括如下步驟：計(jì)算規(guī)化時(shí)間tk；計(jì)算衛(wèi)星的平均角速度n；計(jì)算衛(wèi)星信號發(fā)射時(shí)刻的平近點(diǎn)角Mk；計(jì)算衛(wèi)星信號發(fā)射時(shí)刻的偏近點(diǎn)角E_k；計(jì)算衛(wèi)星信號發(fā)射時(shí)刻的真近點(diǎn)角ν_k；計(jì)算衛(wèi)星信號發(fā)射時(shí)刻的升交點(diǎn)角Ф_k；計(jì)算衛(wèi)星信號發(fā)射時(shí)刻的攝動(dòng)校正項(xiàng)δu_k、δr_k和δi_k；計(jì)算攝動(dòng)校正后的升交點(diǎn)角距u_k、衛(wèi)星矢徑長度r_k和軌道傾角i_k；計(jì)算衛(wèi)星信號發(fā)射時(shí)刻的升交點(diǎn)赤經(jīng)Ω_k；計(jì)算衛(wèi)星在WGS-84地心地固直角坐標(biāo)系(X_T,Y_T,Z_T)中的坐標(biāo)(x_k，y_k，z_k)。當(dāng)然，并不限于所述方法，例如，也可以根據(jù)前一時(shí)刻的位置和衛(wèi)星速度插值得到。

進(jìn)一步的，衛(wèi)星的仰角(E)和方位角(A)可以采用如下計(jì)算公式：

在公式(1)和(2)中，φ₁為接收機(jī)的所處位置的經(jīng)度；φ₂為衛(wèi)星的軌位經(jīng)度；β為接收機(jī)的所處位置的緯度。

S140：根據(jù)所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角，從所述健康衛(wèi)星組中剔除仰角低于預(yù)設(shè)仰角閾值的衛(wèi)星得到仰角衛(wèi)星組。

由于如果衛(wèi)星的仰角非常低，其容易被周圍建筑物或者環(huán)境遮擋，引起的多徑誤差通常比較嚴(yán)重，并且低仰角衛(wèi)星的電離層和對流層延時(shí)誤差也更嚴(yán)重，因此，本發(fā)明實(shí)施例在進(jìn)行衛(wèi)星多因子計(jì)算前，剔除了仰角低于預(yù)設(shè)仰角閾值的衛(wèi)星，其中，預(yù)設(shè)仰角閾值可以設(shè)為5～10度中的任一值，但并不限于所述范圍。

S150：根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子。

在本發(fā)明實(shí)施例中，多徑因子用接收機(jī)中相關(guān)器輸出的峰值區(qū)域的相關(guān)結(jié)果累加除以最大相關(guān)峰值來表示。圖2為圖1中的多徑因子的計(jì)算方法的流程示意圖，如圖2所示，具體包括計(jì)算過程如下：

S151：根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的相關(guān)閾值。

具體的，首先，根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，獲取所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)峰值。

如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果示意圖，在圖3中尋得相關(guān)峰值對應(yīng)的相位采樣點(diǎn)為M點(diǎn)。

其次，仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)峰值對應(yīng)的相位采樣點(diǎn)，確定距離所述相關(guān)峰值對應(yīng)的相位采樣點(diǎn)預(yù)設(shè)相位的相位采樣區(qū)域作為相關(guān)峰值區(qū)域。將相關(guān)峰值對應(yīng)的相位采樣點(diǎn)附件的區(qū)域作為相關(guān)峰值區(qū)域，在具體實(shí)施時(shí)，可以將距離相關(guān)峰值對應(yīng)的相位采樣點(diǎn)正負(fù)1-2個(gè)碼距離的區(qū)域作為相關(guān)峰值區(qū)域。

然后，根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果中除所述相關(guān)峰值區(qū)域之外相關(guān)區(qū)域的相關(guān)結(jié)果均值M_Noise和標(biāo)準(zhǔn)差STD_Noise。根據(jù)除所述相關(guān)峰值區(qū)域之外相關(guān)區(qū)域的相位采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及與各相位采樣點(diǎn)對應(yīng)的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算出相關(guān)結(jié)果均值M_Noise和標(biāo)準(zhǔn)差STD_Noise。

最后，根據(jù)所述相關(guān)結(jié)果均值M_Noise和標(biāo)準(zhǔn)差STD_Noise，計(jì)算出所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的相關(guān)閾值T，其中，T＝M_Noise+C*STD_Noise，C為比例系數(shù)。

S152：根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的相關(guān)閾值，確定所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的峰值區(qū)域?qū)?yīng)的邊界相位采樣點(diǎn)。

如圖3所示，相關(guān)結(jié)果超過閾值T的AB區(qū)域即為峰值區(qū)域，即A和B分別為峰值區(qū)域的第一(下)邊界相位采樣點(diǎn)和第二(上)邊界相位采樣點(diǎn)。

S153：根據(jù)所述各衛(wèi)星的峰值區(qū)域?qū)?yīng)的邊界相位采樣點(diǎn)，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子MPF，其中，Y為所述相關(guān)峰值區(qū)域中各相位采樣點(diǎn)對應(yīng)的衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)值，Y_M為衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)峰值。

由于多徑因子反應(yīng)了衛(wèi)星受多徑影響的嚴(yán)重程度，可以用相關(guān)峰值區(qū)域的歸一化面積來描述，歸一化面積越大，多徑影響越嚴(yán)重，用戶測距誤差越大。本發(fā)明實(shí)施例通過尋找相關(guān)峰值位置，設(shè)置相關(guān)值的閾值，閾值以上為信號相關(guān)結(jié)果，閾值以下為噪聲。在相關(guān)峰值附近檢測大于閾值的相關(guān)值以確定信號區(qū)域。信號區(qū)域內(nèi)的相關(guān)值累加并用相關(guān)峰值歸一化，得到最終的多徑相關(guān)因子。

S160：根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子，從所述仰角衛(wèi)星組剔除多徑因子大于預(yù)設(shè)多徑因子閾值的衛(wèi)星，得到低多徑因子衛(wèi)星組。

通過剔除多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星，這樣，在后續(xù)考慮衛(wèi)星幾何分布時(shí)排除了受多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星，保證了最終定位解算的精度。

S170：根據(jù)所述低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角、方位角和信號質(zhì)量，從所述低多徑因子衛(wèi)星組選出預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星。

在進(jìn)行選星算法的原則是，保留合適數(shù)量的衛(wèi)星(比如6-8顆)，并且，衛(wèi)星的幾何分布要好，這里的幾何分布可以用接收機(jī)與衛(wèi)星組成的多面體的體積表示，體積越大越好。為實(shí)現(xiàn)快速選星，本發(fā)明實(shí)施例采用衛(wèi)星分組的方式進(jìn)行選星。

如圖4所示，為圖1中的根據(jù)低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角、方位角和信號質(zhì)量進(jìn)行選星的流程示意圖，具體包括如下步驟：

S171：根據(jù)所述低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角和方位角進(jìn)行衛(wèi)星分組，得到多個(gè)衛(wèi)星子組。

具體的，可以將每個(gè)子組的仰角和方位角均設(shè)為5度，然并不限于所述數(shù)值，搜索低多徑因子衛(wèi)星組中衛(wèi)星仰角和方位角均相差5度以內(nèi)的衛(wèi)星進(jìn)行分組。

S172：根據(jù)所述多個(gè)衛(wèi)星子組中各衛(wèi)星的信號質(zhì)量，分別從所述多個(gè)衛(wèi)星子組中選取一個(gè)信號質(zhì)量最優(yōu)的衛(wèi)星得到質(zhì)量最優(yōu)衛(wèi)星組。

通過合并衛(wèi)星的方位角和仰角相差較近的衛(wèi)星，可以不影響幾何分布的情況下，剔除信號質(zhì)量差的衛(wèi)星，保留信號質(zhì)量好的衛(wèi)星以供接下來的步驟選擇。

其中，本發(fā)明實(shí)施例中，衛(wèi)星信號質(zhì)量SSQ用多徑因子MPF和載噪比CN0的組合來表示，如下式所示：

SSQ＝A*CN0+B/MPF (3)

公式(3)中，A和B為比例系數(shù)，表示載噪比和多徑因子在選星中占的比重大小，在具體實(shí)施過程，可將A設(shè)為1，B設(shè)為50-60左右，但并不限于所述數(shù)值。

S173：跟據(jù)所述質(zhì)量最優(yōu)衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角進(jìn)行分組，得到低仰角衛(wèi)星組和高仰角衛(wèi)星組。

本實(shí)施例中，將低仰角衛(wèi)星組設(shè)為仰角值為0～60度，高仰角衛(wèi)星組設(shè)為仰角值為60～90度，但并不限于所述數(shù)值。

S174：根據(jù)所述高仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角和信號質(zhì)量，從所述高仰角衛(wèi)星組中選取第一預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星。

由于使用單星座系統(tǒng)進(jìn)行定位，最少需要4顆衛(wèi)星，每加一個(gè)星座需要增加一顆衛(wèi)星，所以采用多星座系統(tǒng)進(jìn)行定位通常需要七、八顆衛(wèi)星。

進(jìn)一步的，為實(shí)現(xiàn)快速選星，在高仰角衛(wèi)星組中進(jìn)行選星前，先剔除衛(wèi)星信號質(zhì)量低于預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T1的衛(wèi)星，然后在衛(wèi)星信號質(zhì)量超過預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T1的衛(wèi)星中，選擇仰角最高的一顆和衛(wèi)星質(zhì)量最優(yōu)的一顆衛(wèi)星。

S175：根據(jù)所述低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的方位角和信號質(zhì)量，從所述低仰角衛(wèi)星組中選取第二預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星。

為使最終挑選的衛(wèi)星，可以使多面體的體積盡可能的大，本發(fā)明實(shí)施例將低仰角衛(wèi)星組又按照仰角的高低分為兩個(gè)衛(wèi)星組，具體包括如下步驟：

1)根據(jù)所述低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角進(jìn)行分組，得到第一低仰角衛(wèi)星組和第二低仰角衛(wèi)星組，所述第一低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角小于所述第二低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角。

例如，將第一低仰角衛(wèi)星組設(shè)為仰角值為0～30度，第二低仰角衛(wèi)星組設(shè)為仰角值為30～60度。

2)根據(jù)所述第一低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的信號質(zhì)量，從所述第一低仰角衛(wèi)星組中選取一個(gè)信號質(zhì)量最優(yōu)的衛(wèi)星S1。

3)根據(jù)所述第一低仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的方位角，從所述第一低仰角衛(wèi)星組中選取一個(gè)與所信號質(zhì)量最優(yōu)的衛(wèi)星S1方位角差值最大的衛(wèi)星S2。

4)根據(jù)所述所信號質(zhì)量最優(yōu)的衛(wèi)星S1對應(yīng)的方位角Az1和所述方位角差值最大的衛(wèi)星S2對應(yīng)的方位角Az2，從所述第一低仰角衛(wèi)星組中分別選取兩個(gè)方位角距離(Az1+Az2)/2和(Az1+Az2)/2+PI最接近的衛(wèi)星。

進(jìn)一步的，在選出上述四顆衛(wèi)星后，本發(fā)明實(shí)施例，還計(jì)算以上四顆衛(wèi)星方位角的差，如果任意兩顆衛(wèi)星的方位角差值預(yù)設(shè)方位角閾值(例如30度)，則剔除兩顆衛(wèi)星中的信號質(zhì)量最差的一顆衛(wèi)星。

另外，為實(shí)現(xiàn)快速選星，在第一低仰角衛(wèi)星組中進(jìn)行選星前，先剔除衛(wèi)星信號質(zhì)量低于預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T3的衛(wèi)星，然后在衛(wèi)星信號質(zhì)量超過預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T3的衛(wèi)星中再按照上述步驟選星，其中，通常仰角組的信號質(zhì)量更好，因此預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T3可以設(shè)為小于預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T1。

5)判斷在第一低仰角衛(wèi)星組和所述高仰角衛(wèi)星組中選取的衛(wèi)星數(shù)量之和是否滿足所述預(yù)設(shè)數(shù)量要求。

假設(shè)最終PVT解算需要S顆衛(wèi)星，高仰角組和低仰角組已選定的衛(wèi)星數(shù)目為N，則中仰角組中需要選擇S-N顆衛(wèi)星。

6)如果不滿足要求，則從所述第二低仰角衛(wèi)星組中選取剩余數(shù)量的衛(wèi)星。

具體的，可以首先按照所述第一低仰角衛(wèi)星組中所選取的衛(wèi)星的方位角差值由大到小的順序進(jìn)行排序，得到排序后的衛(wèi)星組，例如，在第一低仰角衛(wèi)星組中選取了4顆衛(wèi)星，排序后分別A1,A2,A3,A4；然后，按照剩余待選取的衛(wèi)星數(shù)量，計(jì)算排序后的衛(wèi)星組中與所述剩余待選取的衛(wèi)星數(shù)量對應(yīng)的相鄰兩個(gè)衛(wèi)星的方位角均值，例如，還差兩顆衛(wèi)星，則計(jì)算A1和A2的方位角均值為A12、以及A2和A3的方位角均值為A23，即計(jì)算前兩組衛(wèi)星的方位角均值。最后，從所述第二低仰角衛(wèi)星組中選取方位角與所述方位角均值差值最小的衛(wèi)星，例如，從第二低仰角衛(wèi)星組中選取距離方位角A12和A23最近的兩個(gè)衛(wèi)星，即實(shí)現(xiàn)了在第二低仰角衛(wèi)星組中選取距離第一仰角組衛(wèi)星方位角差別最大的衛(wèi)星。

另外，為實(shí)現(xiàn)快速選星，在第二低仰角衛(wèi)星組中進(jìn)行選星前，先剔除衛(wèi)星信號質(zhì)量低于預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T2的衛(wèi)星，然后在衛(wèi)星信號質(zhì)量超過預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T2的衛(wèi)星中再按照上述步驟選星，其中，預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T2可以設(shè)為大于設(shè)信號質(zhì)量閾值T3且小于預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值T1。

通過上述選星方法，對衛(wèi)星的仰角和方位角的綜合考量，實(shí)現(xiàn)了所選衛(wèi)星的幾何分布的優(yōu)化；同時(shí)，在考慮幾何分布的同時(shí)，基于衛(wèi)星信號質(zhì)量SSQ進(jìn)行衛(wèi)星篩選，并且本實(shí)施例中衛(wèi)星信號質(zhì)量SSQ用載噪比CN0和多徑因子MPF進(jìn)行評價(jià)，載噪比反應(yīng)了衛(wèi)星信號的強(qiáng)度，信號強(qiáng)度越大，用戶測距誤差越小，多徑因子反應(yīng)了衛(wèi)星受多徑影響的嚴(yán)重程度，多徑影響越嚴(yán)重，用戶測距誤差越大，進(jìn)而保證了最終定位解算的精度。

本發(fā)明實(shí)施例提供的抗多徑的GNSS快速選星方法，通過對接收到的導(dǎo)航電文信息的分析，依次剔除捕獲到的衛(wèi)星中的不健康的衛(wèi)星、仰角低于閾值的衛(wèi)星以及多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星；然后，根據(jù)衛(wèi)星的方位角、仰角以及信號質(zhì)量從篩選后的衛(wèi)星中進(jìn)行選星。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法綜合考慮了用戶測距誤差和衛(wèi)星幾何分布的影響，在考慮衛(wèi)星幾何分布時(shí)排除了受多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星，保證了最終定位解算的精；并且，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法不需要計(jì)算GDOP，有效解決了傳統(tǒng)選星方法計(jì)算量太大的問題，滿足了接收機(jī)實(shí)時(shí)定位的要求。

基于上述方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種抗多徑的GNSS快速選星裝置。圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種抗多徑的GNSS快速選星裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，該裝置包括：

導(dǎo)航電文獲取模塊51：用于分別接收各捕獲到的衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息。

健康衛(wèi)星篩選模塊52：用于根據(jù)所述導(dǎo)航電文信息中的衛(wèi)星健康狀況，從所述各捕獲到的衛(wèi)星中剔除不健康衛(wèi)星得到健康衛(wèi)星組。

衛(wèi)星角度計(jì)算模塊53：用于根據(jù)所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息，計(jì)算所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角和方位角。

仰角篩選模塊54：根據(jù)所述健康衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角，從所述健康衛(wèi)星組中剔除仰角低于預(yù)設(shè)仰角閾值的衛(wèi)星得到仰角衛(wèi)星組。

多徑因子計(jì)算模塊55：根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星信號與本地碼的相關(guān)結(jié)果，計(jì)算所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子。

多徑因子篩選模塊56：根據(jù)所述仰角衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的多徑因子，從所述仰角衛(wèi)星組剔除多徑因子大于預(yù)設(shè)多徑因子閾值的衛(wèi)星，得到低多徑因子衛(wèi)星組；

選星模塊57：根據(jù)所述低多徑因子衛(wèi)星組中各衛(wèi)星的仰角、方位角和信號質(zhì)量，從所述低多徑因子衛(wèi)星組選出預(yù)設(shè)數(shù)量的衛(wèi)星。

本發(fā)明實(shí)施例提供的抗多徑的GNSS快速選星裝置，通過對接收到的導(dǎo)航電文信息的分析，依次剔除捕獲到的衛(wèi)星中的不健康的衛(wèi)星、仰角低于閾值的衛(wèi)星以及多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星；然后，根據(jù)衛(wèi)星的方位角、仰角以及信號質(zhì)量從篩選后的衛(wèi)星中進(jìn)行選星。本發(fā)明實(shí)施例提供的選星裝置綜合考慮了用戶測距誤差和衛(wèi)星幾何分布的影響，在考慮衛(wèi)星幾何分布時(shí)排除了受多徑影響嚴(yán)重的衛(wèi)星，保證了最終定位解算的精；并且，該裝置不需要計(jì)算GDOP，有效解決了傳統(tǒng)選星方法計(jì)算量太大的問題，滿足了接收機(jī)實(shí)時(shí)定位的要求。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對于裝置或系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。

以上僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。