[發明專利]基于三維場景的導航多徑信號仿真方法及系統

有效

• 申請號: 202110803962.0
• 申請日: 2021-07-16
• 公開（公告）號: CN113534204B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 蔣鑫;簡博宇;陳振宇
• 申請（專利權）人: 湖南北迪教育科技有限公司
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23;G01S19/37
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及衛星導航領域，提供基于三維場景的導航多徑信號仿真方法，導入三維場景模型，設定導航多徑路徑總數N和多徑的邊界條件；確定時刻t，用戶及導航衛星在三維場景中的位置；構建以用戶位置為起點的射線集R，分為M個射線子集R_i，任意選取某一未進行多徑計算的射線子集R_i進行射線追蹤，獲得該射線子集R_i中用戶位置到導航衛星的滿足邊界條件的多徑路徑數量為n_i；累加已計算完畢的多徑路徑總數量若N_k≥N或k＝M中任一條件滿足，則退出計算，進行多徑路徑信號仿真參數計算。本發明對構建的射線集進行分組，分組計算所需的多徑路徑，提高多徑的多樣性，且計算量小，提高多徑信號仿真效率、支持有線/離線仿真。

技術領域

本發明涉及衛星導航領域，尤其涉及一種基于三維場景的導航多徑信號仿真方法及系統。

背景技術

隨著衛星導航系統的發展，衛星導航定位技術已在多個領域廣泛應用，在城市、峽谷等復雜地理環境中，由于多徑效應普遍存在，接收機天線接收的信號通常包括LOS(lineof sight)衛星信號和NLOS(not line of sight)衛星信號，并且無論是否存在LOS信號，NLOS信號分量可能為零或任意數量。如果天線載體正在移動或反射物體正在移動，則LOS和NLOS之間也可能存在速率誤差。

多路徑效應會帶來時延不同步、信號衰減、極化改變、鏈路不穩定等一系列問題，直接影響接收機定位精度，是衛星導航系統的重要誤差源之一，多徑信號對碼跟蹤造成的誤差可達幾米甚至幾十米的量級，多徑建模與多徑消除技術一直是衛星導航領域的研究熱點。

而對于接收機的性能測試，大部分都為室內檢測，其檢測結果無法真實反映接收機在復雜實景環境中的定位性能，因此產生了大量基于光線追蹤的多徑仿真方法，典型算法是設定一個以用戶為中心的射線集，任意相鄰射線的夾角小于指定角度，然后通過光線追蹤算法通過GPU并行計算全部射線獲取全部的多徑路徑。這種算法的缺點在于未考慮多徑仿真和衛星導航模擬器的硬件通道能力，導致了大量無效計算，對于復雜場景無法進行高頻率的仿真計算，且由與多徑邊界條件引入的誤差，可能導致一個反射面與單個衛星及載體間形成大量多徑，導致失去多徑的多樣性；因此，亟需一種更為高效且逼真的多路徑仿真測試技術。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于三維場景的導航多徑信號仿真方法及系統，實現高逼真的多徑信號，可視，及提高接收機性能檢測準確度，具體采用以下技術方案：

基于三維場景的導航多徑信號仿真方法，包括：

步驟S1：導入三維場景模型，設定導航多徑路徑總數N和多徑的邊界條件；

步驟S2：確定時刻t用戶及導航衛星在三維場景中的位置；

步驟S3：根據設定的導航多徑路徑總數N，構建以用戶位置為起點的射線集R，并將射線集R分為M個射線子集R_i，其中，i∈[1,M]，各子集之間無交集，全部射線子集的并集等于射線集R；

步驟S4：選取某一未進行多徑計算的子集R_i進行射線追蹤，獲得所有用戶位置到導航衛星的滿足邊界條件的多徑路徑集合M_i，M_i中包含的多徑路徑數量為n_i；

步驟S5：累加已計算完畢的多徑路徑總數量若N_k≥N或k＝M中任一條件滿足，則退出計算，進行多徑路徑信號仿真參數計算，否則返回S4步驟，其中k≤M，k為已經完成計算的射線組數；

步驟S6：更新時刻t，返回步驟S2，重新計算用于多徑路徑信號仿真的參數。