一种基于定位精度需求分类的低轨卫星选星定位方法

本发明涉及卫星定位，特别是涉及一种基于定位精度需求分类的低轨卫星选星定位方法。

背景技术：

1、卫星导航和定位技术是一项关键的技术领域，已经广泛应用于各个领域，例如航空航天、海洋、交通、军事、地质勘探等。传统的卫星导航定位方法主要依赖于中高轨道卫星，其定位精度容易受到卫星信号传播路径、大气层误差以及多径效应等因素的影响。这些因素导致了中高轨道卫星定位精度的限制，尤其是在城市和山区等多路径干扰严重的环境下，其定位精度更加受到影响。因此，为了提高卫星导航定位精度，需要采用新的技术手段。近年来，低轨卫星网络(leo，low earth orbit)得到了广泛关注，其优越的时延性能和覆盖范围为提高导航定位精度提供了新的途径。低轨卫星网络是指位于距离地球表面几百公里至几千公里的轨道上的卫星群组成的网络。相比于传统的中高轨道卫星，低轨卫星网络具有低轨道高度、更短的信号传播路径和更少的大气层误差，因此具有更高的时延性能和更广泛的覆盖范围。低轨卫星网络技术在卫星导航和定位领域中具有广阔的应用前景。

2、在现代低轨卫星导航系统中，用户接收机在同一时刻可见的卫星数量众多，这为高效定位提供了丰富资源。然而，从这些卫星中选取最适宜的组合以执行定位任务，是一个技术上颇具挑战性的问题。传统的选星方法通常依赖于gdop(geometricdilutionofprecision，定位精度的几何稀释)作为选星质量的评价标准，但这类方法在计算上较为繁琐，特别是对于那些处理能力有限的小型或单模接收机而言，其复杂度成为了一个显著的瓶颈。此外，对于那些对定位精度要求不高的用户，使用过多的卫星或者采用不必要高级的定位方法，可能会导致资源的低效利用和能耗的不必要增加。

3、鉴于此，有必要提出一种基于用户定位精度需求的快速选星定位方法，根据定位精度需求确定参与定位解算的卫星数量，从而降低接收机的运算负担，通过避免计算gdop来确定卫星组合，降低系统整体运算复杂度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于定位精度需求分类的低轨卫星选星定位方法，可降低系统整体定位解算复杂度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于定位精度需求分类的低轨卫星选星定位方法，包括：

4、获取用户当前可见的低轨卫星的观测信息；所述观测信息包括高度角；

5、将用户当前可见的低轨卫星按照高度角划分为多个仰角区；

6、对用户定位任务进行精度需求分类，获得任务分类结果；所述任务分类结果为多个精度定位任务中的一个；

7、当所述任务分类结果为第i个精度定位任务时，从多个仰角区中选择颗数与i的数值相同的低轨卫星，并使用卫星定位法进行定位解算；其中，i为正整数。

8、可选地，将用户当前可见的低轨卫星按照高度角划分为多个仰角区，具体包括：

9、剔除用户当前可见的高度角小于或等于5°的低轨卫星；

10、将保留的低轨卫星按照高度角划分为三个仰角区。

11、可选地，若多个所述仰角区的数量为三个，且多个所述精度定位任务的数量为四个，则三个仰角区按照高度角从大到小的划分范围依次为第一仰角区、第二仰角区和第三仰角区；所述任务分类结果为第一精度定位任务、第二精度定位任务、第三精度定位任务或第四精度定位任务，第一精度定位任务、第二精度定位任务、第三精度定位任务和第四精度定位任务的定位精度范围依次减小；

12、当所述任务分类结果为第一精度定位任务时，从第三仰角区中选择单颗低轨卫星，并使用单星测频定位法进行定位解算；

13、当所述任务分类结果为第二精度定位任务时，从第二仰角区和第三仰角区中选择两颗低轨卫星，并使用双星时频差定位法进行定位解算；

14、当所述任务分类结果为第三精度定位任务时，从三个仰角区中选择三颗低轨卫星，并使用三星时差定位法进行定位解算；

15、当所述任务分类结果为第四精度定位任务时，从三个仰角区中选择四颗低轨卫星，并使用四星时差定位法进行定位解算。

16、可选地，所述观测信息还包括：空间坐标、方位角和速度矢量；所述速度矢量包括运行速度方向和运行速度大小。

17、可选地，从第三仰角区中选择单颗低轨卫星，具体包括：

18、根据第三仰角区中每颗低轨卫星的方位角，依据公式δαk＝|αk-π/2|计算第三仰角区中每颗低轨卫星的角度差；其中，δαk表示第三仰角区中第k颗低轨卫星的角度差，αk表示第三仰角区中第k颗低轨卫星的方位角；

19、剔除角度差小于π/6和大于π/3的低轨卫星；

20、在第三仰角区中剩下的低轨卫星中选择运行速度方向与低轨卫星至用户接收机连线方向投影夹角最小的低轨卫星。

21、可选地，从第二仰角区和第三仰角区中选择两颗低轨卫星，具体包括：

22、从第二仰角区和第三仰角区中剔除角度差小于π/6和大于π/3的低轨卫星；

23、在第二仰角区和第三仰角区中剩下的低轨卫星中选择运行速度方向与低轨卫星至用户接收机连线方向投影夹角最小的两颗低轨卫星。

24、可选地，从三个仰角区中选择三颗低轨卫星，具体包括：

25、选择第一仰角区中高度角最大的低轨卫星作为第一颗低轨卫星；

26、在第二仰角区和第三仰角区中选择方位角相差大于60°的两颗低轨卫星作为第二颗低轨卫星和第三颗低轨卫星。

27、可选地，当第一仰角区中无可见的低轨卫星时，选择第二仰角区中高度角最大的低轨卫星作为第一颗低轨卫星；

28、当第二仰角区和第三仰角区中无方位角相差大于60°的两颗低轨卫星时，对比第二仰角区和第三仰角区中所有低轨卫星两两之间的方位角差，选择第二仰角区和第三仰角区中方位角差距最大的两颗低轨卫星作为第二颗低轨卫星和第三颗低轨卫星。

29、可选地，从三个仰角区中选择四颗低轨卫星，具体包括：

30、选择第一仰角区中高度角最大的低轨卫星作为第一颗低轨卫星；

31、选择第三仰角区中高度角最小的低轨卫星作为第二颗低轨卫星；

32、在第二仰角区中选择方位角相差大于60°的两颗低轨卫星作为第三颗低轨卫星和第四颗低轨卫星。

33、可选地，当第一仰角区中无可见的低轨卫星时，选择第二仰角区中高度角最大的低轨卫星作为第一颗低轨卫星；

34、当第三仰角区中无可见的低轨卫星时，选择第二仰角区中高度角最小的低轨卫星作为第二颗低轨卫星；

35、当第二仰角区中无方位角相差大于60°的两颗低轨卫星时，对比第二仰角区和第三仰角区中所有低轨卫星两两之间的方位角差，选择第二仰角区和第三仰角区中方位角差距最大的两颗低轨卫星作为第三颗低轨卫星和第四颗低轨卫星。

36、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

37、本发明实施例的一种基于定位精度需求分类的低轨卫星选星定位方法，对用户定位任务进行精度需求分类，按照任务分类结果选择相应地参与定位解算的卫星数量和定位方法，避免了大量计算不同卫星组合下的几何精度因子，同时降低精度冗余给接收机带来的运算负担，有助于实现低轨卫星系统条件下的快速定位解算，降低系统整体定位解算复杂度。