[发明专利]时变NLOS场景下卫星导航信道仿真方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种时变NLOS场景下卫星导航信道仿真方法、装置及系统，方法包括基于多点散射体模型构建时变NLOS虚拟仿真场景；基于接收机确定性运动模型及接收机离散坐标更新方程推演当前仿真时刻的接收机坐标；结合当前仿真时刻的接收机坐标和基于多点散射体模型构建时变NLOS虚拟仿真场景的几何关系，计算多径分量的传播路径长度和时延；根据多径分量传播路径长度和时延，生成时变离散信道冲击响应。本发明能够体现时变NLOS场景下卫星导航信道的关键信道特性，尤其有助于开发先进的卫星导航NLOS误差抑制算法，可以为卫星导航系统设计、性能评估提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，具体的涉及一种时变NLOS场景下卫星导航信道仿真方法、装置及系统。

背景技术

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的目标是在全球范围内提供随时随地的精确定位服务。可是在城市街区环境中，其中的建筑物会阻挡和反射来自导航卫星的直射(line of sight,LOS)信号，此时就会发生非视距(non line ofsight,NLOS)接收。NLOS接收与多径接收是两个相互联系又有显著区别的场景，事实上两者的效果是不同的，而研究者经常会不对二者加以区分。在卫星导航信道模型研究领域，现有研究中关于多径接收的建模仿真研究较多，却较少关注构建NLOS接收仿真模型。NLOS接收环境会导致接收机产生较大的定位误差。因此，需要先进的信道仿真技术，用于提供可控的无线信道场景再现，目的就是建立能够代表物理世界的内场性能测试和评估环境，以开发出抑制或改善NLOS误差的技术。

另一方面，传统的信道仿真所用信道模型大多假设所仿真的信道满足时不变或广义平稳条件。近年来，随着对高速运动或快时变移动场景下信道测量活动的增多和研究的持续深入开展，研究者们发现这些运动场景下的无线信道具有显著的时变特性。时变信道与传统的时不变或广义平稳信道的区别在于其信道参数的时变性，而最需要关注的时变信道参数就是多普勒频移。目前针对多普勒频移建模仿真，主流的方法是用正弦曲线求和(sum of sinusoid,SOS)方法对有限数量的多普勒频移建模仿真，从原理上来说该方法适用于有色高斯随机过程建模。然而，在卫星导航领域期望通过确定性的方式来仿真信道传播场景，得到与可预测的运动模型相对应的时变仿真信号，因此无线衰落信号仿真方法并不适合GNSS的仿真需求。并且这些方法还存在仿真多径时变多普勒频率非平滑过渡、精确度不高的问题。

此外，传统的高动态卫星导航信号多普勒模拟算法通过三阶数控振荡器(numerical controlled oscillator,NCO)方案计算高动态的直射卫星信号。尽管这些方法可模拟非常高动态的信号，但其针对的主要是卫星导航直射信号的伪码和载波多普勒频率偏移模拟。并不适用于移动接收机在地面局部动态散射环境中所接收到的大量散射多径信号的多普勒频移模拟。而且由于所需仿真模拟的多径信号数量比较多，采用多阶NCO方案对每一路多径分量分别模拟所耗费的硬件资源会非常多，且参数控制和更新过程复杂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种时变NLOS场景下卫星导航信道仿真方法、装置及系统，能够解决在卫星导航定位时变NLOS接收场景下，现有仿真方法对多径分量时变仿真存在多普勒频率非平滑过渡、精确度不高的问题，满足精确呈现与接收机运动模型相对应的动态NLOS信道的需求。

根据本发明第一方面实施例的时变NLOS场景下卫星导航信道仿真方法，包括以下步骤：

S100、基于多点散射体模型构建时变NLOS虚拟仿真场景；

S200、基于接收机确定性运动模型及接收机离散坐标更新方程推演当前仿真时刻的接收机坐标；

S300、结合当前仿真时刻的接收机坐标和时变NLOS虚拟仿真场景的几何关系，计算多径分量的传播路径长度和时延；

S400、根据多径分量传播路径长度和时延，生成时变离散信道冲击响应。