[发明专利]一种基于自适应BFO-PSO的卫星选择方法

说明书

本发明提出了一种基于自适应BFO‑PSO的卫星选择方法，包括步骤如下：步骤1：结合卫星空间几何分布和信噪比，构造信噪比加权几何精度因子；步骤2：从接收机接收到的导航电文提取可见卫星，利用自适应BFO‑PSO迭代搜索给定数量下的卫星组合；步骤3：结合步骤2中搜索出的卫星组合及剩余卫星的贡献度，选定能满足信噪比加权几何精度因子要求的优化卫星组合。通过引入卫星贡献度算子来代替信噪比加权几何精度因子对剩余卫星进行计算，每增加一颗卫星只需进行一次矩阵求逆运算，减少了信噪比加权几何精度因子求逆运算次数，进一步加快了计算速度。

技术领域

本发明属于卫星定位导航领域，涉及一种基于自适应BFO-PSO的卫星选择方法。

背景技术

随着全球卫星导航系统的不断建设和发展，接收机能获得的可见卫星数目得到了显著的增加，为导航定位性能的提升提供了客观条件，然而也增加了接收机的信号处理负担。因此如何在可见卫星中选择合适的卫星组合，在满足定位需求的同时减少计算量，成为了研究的热点。

现有选星方法主要是使用几何精度因子(GDOP)最优选星算法，通过遍历所有可见卫星组合来寻找使GDOP值最小的组合，然而这种选星方法计算量大，影响实时性，因此有部分学者引入了粒子群优化算法(PSO)来减少GDOP的计算量，然而PSO局部搜索能力较差，易陷入局部最优导致“早熟”的问题出现；其次，GDOP只考虑卫星的空间几何分布，并不考虑对定位精度同样具有很大影响的信号质量问题。而且GDOP涉及矩阵求逆，计算相对耗时。

发明内容

本发明的目是提出了一种基于自适应BFO-PSO的卫星选择方法，首先，通过引入具有较强局部搜索能力的细菌觅食算法(BFO)对粒子群算法PSO进行改进，提升其寻优能力，另外引入自适应权重因子也能提高PSO的搜索效率；其次，构造信噪比加权几何精度因子(SWGDOP)来代替GDOP作为适应度函数，综合考虑了卫星几何分布和信号质量；最后，提出一种卫星贡献度算子，减少了SWGDOP求逆计算次数，提升了计算速度。

本发明的技术方案为：步骤1：结合卫星空间几何分布和信噪比，构造信噪比加权几何精度因子；步骤2：从接收机接收到的导航电文提取可见卫星，利用自适应BFO-PSO迭代搜索给定数量下的卫星组合；步骤3：结合步骤2中搜索出的卫星组合及剩余卫星的贡献度，选定能满足信噪比加权几何精度因子要求的优化卫星组合。

本发明具有以下有益效果：

（1）传统的GDOP选星算法只考虑卫星的空间几何分布，并不能筛除受干扰严重的卫星信号。信噪比能够有效反映卫星观测信号的质量，本发明引入的SWGDOP综合考虑了卫星几何分布和信噪比，能进一步减小信号扰动的影响，提升定位精度；

（2）PSO是一种快速寻优算法，具有计算简单，实现容易，收敛速度快等特点，能减少SWGDOP的计算次数和耗时。然而PSO存在局部搜索能力较弱，易陷入局部最优导致“早熟”的问题出现。BFO具有较强的局部搜索能力，通过引入BFO的趋化过程能增强PSO的局部搜索能力，引入BFO的迁移过程能使粒子群具备跳出局部最优的能力。另外，引入自适应权重因子动态调整惯性权重，也能提升PSO的搜索效率；

（3）通过自适应BFO-PSO算法获得给定数目下的最优卫星组合后，可以在此组合基础上逐步增加卫星数量来提升选星性能。此方法不需要重新选取卫星组合进行BFO-PSO的迭代搜索，因而提升了计算效率；

（4）引入卫星贡献度算子来代替SWGDOP对剩余卫星进行计算，每增加一颗卫星只需进行一次矩阵求逆运算，减少了SWGDOP求逆运算次数，进一步加快了计算速度。

附图说明

图1算法整体流程图；

图2自适应BFO-PSO选星算法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。