[发明专利]基于三维场景的导航多径信号仿真方法及系统

权利要求书

1.基于三维场景的导航多径信号仿真方法，其特征在于，包括：

步骤S1：导入三维场景模型，设定导航多径路径总数N和多径的边界条件；

步骤S2：确定时刻t，用户及导航卫星在三维场景中的位置；

步骤S3：根据设定的导航多径路径总数N，构建以用户位置为起点的射线集R，并将射线集R分为M个射线子集R_i，其中，i∈[1,M]，各子集之间无交集，全部射线子集的并集等于射线集R；

步骤S4：选取某一未进行多径计算的子集R_i进行射线追踪，获得所有用户位置到导航卫星的满足边界条件的多径路径集合M_i，M_i中包含的多径路径数量为n_i；

步骤S5：累加已计算完毕的多径路径总数量若N_k≥N或k＝M中任一条件满足，则退出计算，进行多径路径信号仿真参数计算，否则返回S4步骤，其中k≤M，k为已经完成计算的射线组数；

步骤S6：更新时刻t，返回步骤S2，重新计算用于多径路径信号仿真的参数；

所述边界条件包括：第一边界条件，包括所述多径路径的最终反射或透射的方向，和最终反射点或透射点与任意一颗导航卫星的连线的方向形成的夹角θ，判断所述夹角θ是否小于设定的门限值，所述连线的方向为最终反射点或透射点指向任意一颗导航卫星；若该条件成立，则计算该多径路径的总距离与导航卫星到接收机天线位置的距离之差小于设定的第一距离门限值或者大于设定的第二距离门限值时，则保留该多径路径；

和/或第二边界条件，包括：计算多径路径由于反射或透射引入的功率衰减值，若功率衰减值小于设定的功率衰减门限值，则保留该多径路径。

2.根据权利要求1所述的基于三维场景的导航多径信号仿真方法，其特征在于，在所述步骤S5中：当所述某一未进行多径计算的子集R_i进行射线追踪，将所述子集R_i中全部射线计算完毕后进行累加,若不满足条件，返回步骤S4。

3.根据权利要求1所述的基于三维场景的导航多径信号仿真方法，其特征在于，设定用户轨迹包括选择天线载体的行进路径，所述行进路径包括步行、驾车、飞行，或者在三维仿真场景中选择多个点绘制天线载体的漫游轨迹，天线载体根据所述漫游轨迹进行运动。

4.根据权利要求1所述的基于三维场景的导航多径信号仿真方法，其特征在于，所述射线集R的大小根据所述导航多径路径总数N调整，两者为正比关系；将所述射线集分为M组射线子集，每组射线子集包含的射线数量近似或相等。

5.根据权利要求1所述的于三维场景的导航多径信号仿真方法，其特征在于，所述导航多径路径的种类包括直射、反射、透射、折射、漫反射中的至少一种类别，根据多径路径的类别设置各多径路径的不同延迟参数。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于三维场景的导航多径信号仿真方法，其特征在于，根据所述计算用于多径路径信号仿真的参数，生成导航多径仿真信号，所述参数至少包括各多径路径坐标、卫星位置、卫星速度、接收机天线速度、接收机天线坐标。

7.根据权利要求6所述基于三维场景的导航多径信号仿真方法，其特征在于，所述参数还包括相位翻转因子、功率衰减、时延、多普勒数据。

8.根据权利要求7所述基于三维场景的导航多径信号仿真方法，其特征在于，各所述射线子集采用GPU并行计算。

9.一种实现权利要求1-8任意一项所述的基于三维场景的导航多径信号仿真方法的系统，其特征在于，包括：导航多径可视装置与导航信号模拟器连接，所述导航信号模拟器通过所述导航多径可视装置获取用户轨迹、场景信息、射线集，所述导航多径可视装置通过所述导航信号模拟器获取卫星星历信息、多径信息，并将多径可视化，所述导航信号模拟器通过可视化的多径计算多径路径信号仿真参数并生成多径路径的仿真信号。