一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。     

卫星导航系统基四选星算法

随着卫星导航系统的发展,可见星数大大增多,为了减少接收机运算量,需选择可见卫星的一个子类。本文分析了卫星导航系统中N个4星最优分布与某4星最优分布中的k(k≤3)个卫星(共4N+k颗卫星)的联合分布GDOP值,并以此为基础提出了一类低复杂度近似最优的基四选星算法。该算法以经典的4星选择算法(最大体积法和四步选择法)为基础,通过多次迭代与部分执行,实现任意多于4星的卫星选择。仿真结果表明该算法与准优算法相比运算复杂度和GDOP值都更低。     

一种快速选择GPS卫星的方法及其应用

基于给定的门限误差,以搜索相同卫星数目组合的最小定位中误差为计算准则,提出一种快速选择GPS卫星的方法,理论分析和实例计算结果表明：采用该方法选星作定位计算的精度和速度均优于以搜索4颗卫星结合的最小几何精度因子（GDOP）为计算准则的常规选星方法,并有效地抑制信品比观测历元可能出现的极大定位误差。说明该方法有于GPS导航数据处理的合理性,可行性。     

卫星导航几何精度因子的计算及选星方法

本文针对卫星导舷接收机信息处理单元，提出了适用于卫星导航的几何精度因子具体算法及详细的选星方法，该方法具有简单实用、工程易实现的优点，具有较强的适应性。     

一种GPS/BDS双模导航系统的选星算法

为解决传统选星算法中定位精度与计算GDOP复杂度之间的矛盾,提出一种改进的快速卫星选择算法。通过利用卫星的高度角和方位角信息划分区域,剔除信噪比小于一定门限的卫星,应用牛顿恒等式的GDOP计算方法,最终确定选择6颗卫星进行定位。用于较少周期计算的最佳卫星几何分布划分区域可以极大减少运算量,理论分析和实验结果表明,与最小GDOP算法相比,在略微牺牲定位精度的情况下,所提算法计算量显著降低,而定位精度优于Quasi-Optimal算法,证明了该算法的有效性。     

BDS/GPS组合导航系统选星算法研究

针对双系统组合导航模式下常用的最佳选星法存在运算量大、硬件设计复杂、实时性差等缺点,提出了基于 BDS/GPS 双系统组合导航模式的模糊选星算法。首先说明了靶场试验中采用 BDS/GPS 双系统组合导航模式的必要性,然后对组合导航系统定位精度的关键影响因子、 可用星数量及选择方式进行了分析,并给出了基于 BDS/GPS 双系统组合导航模式的模糊选星算法的详细解算步骤。实验结果表明,该算法简单易行,定位精度高,实时性好,对靶场试验品的导航定位具有重要参考价值。     

新的GPS自适应阵的选星方法

提出了2种新的自适应阵选星方法：加权GDOP准则下的自适应阵选星方法给出了自适应阵选星的性能极限；为减少计算代价，提出近似加权GDOP准则下的自适应阵选星方法。这2种自适应阵选星方法的性能均全面优于常规GPS选星方法，不但定位精度有明显提高，而且干扰环境下的卫星信号可用率从40％分别提高到60％以上和90％以上。     

复杂环境下的卫星导航选星算法

针对当前选星算法基于理性环境设计和在多系统兼容接收机中运算量巨大的问题,从复杂使用环境模型出发,提出了具有运算量小、各种使用环境下均能保持较好星座构型的复杂环境选星算法。仿真分析结果表明该方法在运算量方面大幅度优于其他算法,全局几何精度因子(Global Dilution of Precision,GDOP)在理性环境下与其他方法接近,在复杂环境下优于其他方法。     

X射线脉冲星导航系统选星方法研究

针对X射线脉冲星导航(XPNAV)系统的选星问题,该文研究了脉冲星可见性、品质因子及空间分布对脉冲星优选的影响。分别建立了第三体阴影遮挡,X射线干扰源影响以及X射线探测器视场角限制造成脉冲星不可见的约束方程;分析了基于克拉美罗界的脉冲星品质因子评价公式;提出了脉冲星组合加权几何精度因子(WDOP)的计算方法,并证明了加权几何精度因子值随着脉冲星观测数量的增加而减小。最后设计了一种基于查表法的脉冲星选星方法。仿真结果表明,设计的脉冲星选星方法可以有效地从适合导航的脉冲星中优选出最佳脉冲星组合。     

GNSS/SINS紧耦合选星算法研究

通过分析全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)紧耦合导航系统中最小GDOP法的现有问题,提出一种改进的GNSS/SINS紧耦合选星算法。该算法的主要步骤包括:首先将可见卫星进行伪距异常值检测,并剔除异常值卫星;然后根据卫星的分布特点,利用卫星仰角信息选取最大的一颗作为天顶星,最后将剩余可见卫星随机组合选取三颗卫星和天顶星组成四颗星,得到最终的选星方案。经过与最小GDOP法仿真对比,该算法计算量明显减小,且在保证定位精度的前提下,减少了计算的卫星数目,降低了运算量,具有较好的选星效果。     

多卫导组合系统的快速选星算法研究

 分析了多卫导组合系统几何精度因子(GDOP)与可见星仰角和方位角的关系,并由此提出了一种适用于多卫导组合系统的快速选星算法,首先提出了选星前后GDOP相对比值随选星数增加的负指数衰减模型,使用户可根据对定位精度的具体需求实时确定所需次优星数,其次基于可见星的仰角将所有可见星进行分类:低仰角区、中仰角区和高仰角区,最后通过可见星方位角的排序、作差,给出了中仰角区被排除卫星的分布规律,实现间接选星.仿真结果表明,该算法相对于传统的选星算法计算量大大减小,并在损失约12%的GDOP值的情况下,可有效减少近50%的导航运算量.     

成熟因子映射的双系统选星方法

传统的选星方法通常以遍历为手段,在可见星较多的情形下往往计算量很大。常规的遗传算法通常固定交叉和变异概率,产生不必要的时间消耗。针对这些问题,提出了引入成熟因子映射交叉概率和变异概率的双系统遗传选星算法,目的在于快速地找到最优解或可接受的次优解。该方法以几何精度因子(Geometric Dilution of Precision, GDOP)为适应度,构造单染色体种群,定义成熟度来指导交叉变异操作,再经过每代精英保留策略和隔代种群数量控制,最终搜索得到符合门限的可接受解。实验结果表明,在进化200代的条件下,成熟因子映射遗传算法比常规遗传算法的搜索时间平均节省约24.75%,引入种群数量控制机制后搜索时间进一步节省了约55.32%。该方法可以快速获得稳定数学期望的可用选星集合。     

Research of Fast Satellite Selection Algorithm for Multi-constellation

We propose a fast satellite selection algorithm for multi-constellation,which is based on both Newton's identities for Geometric dilution of precision (GDOP)fast computation and optimal satellite geometric distribution for less cycle participation.An effective closed-form formula is proposed for GDOP approximation,avoiding conventional matrix inversion and complexity.We reduce computational cycles with auxiliary optimal satellite geometric distribution,which improves the efficiency of realtime positioning under the combined action of both.Simulation results indicate that we can save more than 44％ and 99％ computational complexity when selecting 7 satellites from 10 and 30 visible satellites respectively.The GDOP of proposed method is very close to optimal result,better than that of Quasi-Optimal algorithm.     

GPS与DTMB组合定位系统的改进选星算法研究

针对GPS卫星信号在楼群密集的城市和室内存在定位盲区而无法单独完成定位的难题,提出GPS-DTMB组合导航定位方法。在多源信号组合导航定位系统中,为了解决导航定位精度与运算复杂度间的矛盾,研究改进的加权行列式选星算法在GPS与DTMB组合定位系统中的可行性,与传统最小GDOP选星算法相比较,改进的选星算法具有运算复杂度低、计算消耗时间短的优点,并且对比分析在不同的组合卫星数目中,该算法与直接利用传统最小GDOP选星算法相比较的偏差大小,仿真表明,在15种组合卫星中,偏差小于0.1的概率在90%左右,能够得到满意的性能,证明了此方法的实用性。     

“北斗”卫星导航系统仿真与全球覆盖分析

为了解“北斗”卫星导航系统( BDS)的星座分布及其正式运行后卫星在全球范围内的覆盖情况,依据BDS卫星轨道参数,使用卫星工具包( STK)构建了完整的BDS空间星座,对BDS卫星轨道信息、可见性以及对地覆盖品质进行分析。在对可见性及覆盖品质的分析中,分别仿真分析了在4个不同的城市和全球范围进行观测得到的几何精度因子( GDOP)和导航精度等参数性能。研究结果对分析BDS系统的服务性能以及提高BDS的导航精度有一定的参考意义。     

卫星导航系统标准现状分析

卫星导航系统是一种天基无线电导航系统,随着其系统应用的不断深入,相关技术标准的制定日益重要,已逐渐成为卫星导航产业化的基础。运用分析、归纳、分类和比较的方法对目前国内外主要卫星导航系统相关标准进行了详细梳理,并在此基础上分析了卫星导航标准的现状,提出了建立卫星导航系统标准体系的意见和建议。     

区域卫星导航系统临近空间应用设想

基于区域卫星导航系统和临近空间应用研究,指出了临近空间是卫星导航系统天基应用领域,卫星导航系统是临近空间应用时空信息基础;提出了区域卫星导航系统天基组网、星座增强、信号增强、天基干扰、干扰定位和天基测控等临近空间应用设想以及相关关键技术;归纳了区域卫星导航系统临近空间应用目标为建立区域卫星导航系统"导航战"体系和"临近空间"天基测控体系。     

卫星导航系统授时精度分析与评估

阐述了高精度授时的重要性;详细研究了利用导航星座进行单向、双向授时的原理和测量方法,分析研究了影响授时精度的原因.利用实测数据对双向授时精度进行了评估,得出了有益的结论.