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改进粒子群优化的卫星导航选星算法

2021-02-05王尔申孙彩苗黄煜峰李轩别玉霞曲萍萍

北京航空航天大学学报 2021年1期

王尔申,孙彩苗,黄煜峰,李轩,别玉霞,曲萍萍

(1.沈阳航空航天大学 电子信息工程学院,沈阳110136;2.沈阳航空航天大学 辽宁省通用航空重点实验室,沈阳110136)

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)不断发展和日益完善[1],可用于导航的卫星增多,为了获得更优的几何结构和更多的导航信号,多星座组合导航成为导航技术发展趋势[2]。然而,如果利用全部可见卫星进行定位,不仅增加接收机信号处理负担,更为重要的是,当可见卫星达到一定数量时,几何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)将不会有明显的改善。因此,研究选星算法,在保证定位精度的前提下,从全部可见卫星中选取较优的一组用于定位是必要的。

大部分的选星算法主要是基于衡量定位精度的GDOP,GDOP与用户的几何结构有关,GDOP越小,定位精度越高。基于GDOP的选星算法主要有Bo和Shao[3]研究的加权几何精度(WGDOP)法、Phatak[4]研究的矩阵求逆引理法;也有学者研究了基于遗传算法通过模拟生物进化的方式实现选星[5]。这些算法都在不同程度上减少了选星的计算量。有学者提出一种顾及观测质量的三维凸包选星思路[6];Liu等[7]提出了一种基于模糊度精度因子(Ambiguity Dilution of Precision,ADOP)的快速卫星选择策略,在一定程度上减轻了接收机的计算负担;也有学者提出一种基于3星子集的GPS快速选星算法,可以有效降低星座突变时由星座选择带来的时间消耗[8]。类似遗传算法,粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法是一种智能寻优算法[9],但是该算法在寻优过程中容易陷入局部最优导致寻优结果不准确[10],为克服这一问题,利用人工鱼群算法(Artificial Fish Swarm Algorithm,AFSA)的全局收敛特性,与PSO算法结合,提高PSO算法的全局收敛能力[11]。……

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