真实环境导航多径实时仿真方法、装置、介质及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种真实环境导航多径实时仿真方法、装置、介质及电子设备，所述方法包括：根据接收机载体、接收机天线、可见卫星的实时动态参数进行实时场景更新；计算卫星信号到达接收机天线的直达路径和绕射多径路径集合DiffractPaths；利用测试射线集RAY一次性获得所有反射/透射多径路径集合MultiPaths；根据集合MultiPaths、集合DiffractPaths、直达路径坐标等计算功率衰减、时延、多普勒数据；根据所述功率衰减、时延、多普勒数据生成模拟导航信号进行多径实时仿真；按设定的更新周期重复执行前述步骤，直到仿真结束。本发明专利技术提高了复杂3D场景中进行导航多径模拟时的更新率与实时性。

【技术实现步骤摘要】
真实环境导航多径实时仿真方法、装置、介质及电子设备
本专利技术涉及卫星导航模拟器
，特别地，涉及一种真实环境导航多径实时仿真方法、装置、介质及电子设备。
技术介绍
卫星导航定位技术已在多个领域广泛应用，然而多路径效应产生的误差却影响着其定位精度，是卫星导航系统的重要误差源之一，在恶劣的情况下，多径信号对码跟踪造成的误差可达几米甚至几十米的量级，多径建模与多径消除技术一直是卫星导航领域的研究热点。现有多径建模方法，主要分为基于统计模型建模方法和基于确定性模型的建模方法，其中，基于统计模型建模方法适用性差且预测精确性较低，而基于确定性模型的建模方法目前广泛应用的有镜像法(MethodofImage)、射线追踪法(RayTracingMethod)、弹跳射线法(ShootingAndBouncingRay，SBR)、射线管方法等射线追踪模型，结合几何光学与一致性绕射理论，计算卫星信号在3D环境中的反射、绕射、遮挡等，这种方法虽然比较精确、可以模拟任意类型的场景，但目前仍存在如下难题需要解决：1、场景复杂度高：三维环境含有数十万到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真实环境导航多径实时仿真方法，其特征在于，包括步骤：/n根据模拟的接收机载体、接收机天线、所有可见卫星当前仿真时刻的实时动态参数，对真实环境的3D仿真场景进行实时场景更新；/n计算卫星信号到达接收机天线的直达路径、各绕射路径，得到绕射多径路径集合DiffractPaths；/n利用预设的测试射线集RAY进行射线跟踪，一次性获得所有卫星到接收机天线的反射/透射多径路径集合MultiPaths，所述测试射线集RAY中的各测试射线分布在单位球面上，且均以接收机天线所在位置为球心指向球面，相邻测试射线间的最大夹角为

【技术特征摘要】
1.一种真实环境导航多径实时仿真方法，其特征在于，包括步骤：
根据模拟的接收机载体、接收机天线、所有可见卫星当前仿真时刻的实时动态参数，对真实环境的3D仿真场景进行实时场景更新；
计算卫星信号到达接收机天线的直达路径、各绕射路径，得到绕射多径路径集合DiffractPaths；
利用预设的测试射线集RAY进行射线跟踪，一次性获得所有卫星到接收机天线的反射/透射多径路径集合MultiPaths，所述测试射线集RAY中的各测试射线分布在单位球面上，且均以接收机天线所在位置为球心指向球面，相邻测试射线间的最大夹角为θray；
根据反射/透射多径路径集合MultiPaths中各路径坐标、绕射多径路径集合DiffractPaths中各路径坐标、直达路径坐标、信号传输路径、反射点反射/透射系数、卫星速度和接收机天线速度、卫星天线方向图和接收机天线方向图计算卫星各直达和多径信号到达接收机天线的功率衰减、时延、多普勒数据；
根据所述功率衰减、时延、多普勒数据生成基于当前3D仿真场景的直达和多径的模拟导航信号进行多径实时仿真；
按设定的更新周期重复执行前述步骤，直到仿真结束。


2.根据权利要求1所述的真实环境导航多径实时仿真方法，其特征在于，
根据模拟的接收机载体、接收机天线、所有可见卫星当前仿真时刻的实时动态参数，对真实环境的3D仿真场景进行实时场景更新之前，还包括步骤：
对真实环境进行3D建模，并表示为设定坐标系中的三角形网格数据，所述三角形网格数据包括反射系数、透射系数、物体ID；
根据仿真过程中位置变化情况将各三角形网格划分为静态网格和动态网格后分别存储；
为静态网格和动态网格分别建立静态GPU射线检测加速结构、动态GPU射线检测加速结构；
在静态网格和动态网格中分别提取静态、动态绕射棱数据，并分别存储在到动态GPU绕射棱储存区和静态GPU绕射棱储存区。


3.根据权利要求2所述的真实环境导航多径实时仿真方法，其特征在于，
所述根据模拟的接收机载体、接收机天线、所有可见卫星当前仿真时刻的实时动态参数，对真实环境的3D仿真场景进行实时场景更新，具体包括步骤：
设置模拟的接收机载体的运动轨迹以及接收机天线的配置参数，所述运动轨迹包括接收机载体的轨迹、坐标、姿态、速度信息，所述配置参数包括天线在接收机载体上的相对位置、姿态、天线方向图与极化方式信息；
根据接收机载体运动轨迹获取当前时刻的接收机载体、接收机天线的坐标、姿态信息，从导航模拟器或卫星运行模拟模块获取当前仿真时刻的所有可见卫星坐标、速度，并把坐标数据转换到三角形网格对应的坐标系；
通过接收机载体和动态物体的坐标与姿态信息生成变换矩阵，应用所述变换矩阵对动态网格和动态绕射棱进行旋转与移动变换，实现3D仿真场景的实时场景更新；
将变换后的动态网格数据和动态绕射棱数据分别更新到动态GPU射线检测加速结构和动态GPU绕射棱存储区。


4.根据权利要求1所述的真实环境导航多径实时仿真方法，其特征在于，
计算卫星信号到达接收机天线的各绕射路径，得到绕射多径路径集合DiffractPaths，具体包括步骤：
并行遍历所有静态和动态绕射棱，依据统一绕射理论，计算每一颗卫星信号经过各绕射棱到达每一根接收机天线的绕射点，若存在绕射点，则将对应的绕射路径加入绕射多径路径集合DiffractPaths。


5.根据权利要求1所述的真实环境导航多径实时仿真方法，其特征在于，
所述测试射线集RAY中的测试射线在球面均匀分布，相邻测试射线间的夹角均与最大夹角θray相同；
或者，
所述测试射线集RAY中测试射线在球面不同区域的分布密度与各区域中多径出现的概率大小成正比。


6.根据权利要求1所述的真实环境导航多径实时仿真方法，其特征在于，
利用预设的测试射线集RAY进行射线跟踪，一次性获得所有卫星到接收机天线的反射/透射多径路径集合MultiPaths，具体包括步骤：
并行遍历测试射线集RAY，以接收机天线为起点，测试射线集RAY中的测试射线为方向，跟踪射线经过三角形网格时的反射/透射多径路径，形成到达该接收机天线的所有潜在的反射/透射多径路径集合TracingPaths；
并行遍历集合TracingPaths...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇虎，张静，徐菲，潘小海，伍俊，刘思慧，
申请(专利权)人：湖南卫导信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43