[發(fā)明專利]載體遮擋與多徑信號的高速仿真方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110847232.0
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113297780B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘小海;楊波;李靖;蘇雷晧;謝淳芳;段移易
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南衛(wèi)導(dǎo)信息科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/11;G01S19/22;G01S19/42
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43211
• 代理人: 黃海波

本申請公開了一種載體遮擋與多徑信號的高速仿真方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備，所述方法包括步驟：設(shè)置載體地心坐標(biāo)位置、姿態(tài)，并計算每個衛(wèi)星和載體上所裝天線當(dāng)前時刻的地心坐標(biāo)位置；根據(jù)衛(wèi)星和天線當(dāng)前時刻的地心坐標(biāo)位置計算衛(wèi)星與天線之間的信號方向向量與映射關(guān)系計算所述信號方向向量對應(yīng)的角度編號；通過所述角度編號，從加載到內(nèi)存中的遮擋關(guān)系表格和多徑關(guān)系表格中分別查找信號可見性和多徑路徑；根據(jù)所述信號可見性和多徑路徑獲得對應(yīng)衛(wèi)星的通道控制數(shù)據(jù)發(fā)送給導(dǎo)航信號生成器的對應(yīng)通道合成模擬導(dǎo)航信號；更新載體的位置和姿態(tài)、衛(wèi)星當(dāng)前時刻的位置，重復(fù)執(zhí)行前述步驟，直到仿真結(jié)束。本申請?zhí)岣吡藢崟r閉環(huán)導(dǎo)航模擬系統(tǒng)的更新率與實時性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及衛(wèi)星導(dǎo)航模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種載體遮擋與多徑信號的高速仿真方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備。

背景技術(shù)

在衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)中，遮擋與多徑效應(yīng)產(chǎn)生的誤差是定位誤差的重要原因之一，因此，在導(dǎo)航信號模擬領(lǐng)域中，遮擋與多徑的模擬具有重要的意義。

有些場景比如火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星的飛行模擬、飛機飛行模擬、汽車自動測試、自動駕駛等，需提供一種根據(jù)外部輸入實時生成導(dǎo)航信號的半物理仿真系統(tǒng)，即實時閉環(huán)導(dǎo)航模擬系統(tǒng)，能以極低的時間延遲，根據(jù)外部輸入的載體運動信息，生成對應(yīng)的導(dǎo)航模擬信號；

特別是航空航天領(lǐng)域，一般都是大范圍、高動態(tài)，因此實時閉環(huán)導(dǎo)航模擬對下列技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)生了非常高的要求:

低延遲,外部載體動態(tài)的改變與對應(yīng)信號的輸出延遲必須盡量小，例如10毫秒或更少；

高更新率,低延遲和載體高動態(tài)變化都要求模擬器在非常高的更新頻率下運行，例如1000Hz；

在上述場景中，載體本身形狀以及載體的姿態(tài)變化會對衛(wèi)星信號產(chǎn)生非常大的影響：載體會遮擋某些方向的衛(wèi)星直達信號，也會對信號進行反射而產(chǎn)生多徑；特別是載體姿態(tài)變化例如飛機、導(dǎo)彈翻滾時，這種信號的遮擋、多徑會隨著載體姿態(tài)、衛(wèi)星位置的變化而變化，甚至在某些情況下所有衛(wèi)星信號都被遮擋，若不能模擬這些場景，則在模擬系統(tǒng)中得到的結(jié)果會與真實環(huán)境下顯著不同。

因此，對載體的遮擋與多徑模擬能顯著的提高系統(tǒng)的模擬真實度，有著重要的意義；而在實時閉環(huán)中模擬遮擋與多徑是非常有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，低延遲與高更新率的技術(shù)指標(biāo)對其計算耗時提出下列要求：

1、每次更新，遮擋與多徑的計算耗時必須遠小于1/更頻率（遮擋與多徑耗時不能占光所有時間）, 例如在1000Hz更新率下，耗時必須遠小于1毫秒，若計算耗時接近或超過此值，則信號輸出延遲必然持續(xù)快速增加并立即產(chǎn)生信號中斷；

2、每次更新的計算耗時需要較高的穩(wěn)定性，即計算耗時方差較小，并與具體場景無關(guān)，例如不依賴于模型的復(fù)雜度。

實時閉環(huán)導(dǎo)航信號模擬已有相關(guān)技術(shù)和專利，但在實時閉環(huán)導(dǎo)航信號模擬中實現(xiàn)載體遮擋與多徑仿真，當(dāng)前并沒有相關(guān)技術(shù)資料或?qū)＠?/p>

專利CN202011251049.6提供了一種真實環(huán)境導(dǎo)航多徑實時仿真方法、裝置、介質(zhì)及電子設(shè)備，該專利的方法能達到100Hz的更新率，并且計算耗時與場景復(fù)雜度有著很高的關(guān)聯(lián)度，在耗時與穩(wěn)定性方面，達不到高動態(tài)實時閉環(huán)模擬的1000Hz更新率的要求；

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在導(dǎo)航多徑模擬中難以實現(xiàn)實時、高更新率計算。

發(fā)明內(nèi)容

本申請一方面提供了一種載體遮擋與多徑信號的高速仿真方法，以解決現(xiàn)有導(dǎo)航多徑模擬中難以實現(xiàn)實時、高更新率計算的技術(shù)問題。

本申請采用的技術(shù)方案如下：

一種載體遮擋與多徑信號的高速仿真方法，包括步驟：

通過設(shè)定的軌跡或者外部實時輸入的軌跡設(shè)置載體地心坐標(biāo)位置、姿態(tài)，并計算每個衛(wèi)星和載體上所裝天線當(dāng)前時刻的地心坐標(biāo)位置；