[发明专利]真实环境导航多径实时仿真方法、装置、介质及电子设备

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及卫星导航模拟器技术领域，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。

背景技术

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(Method of Image)、射线追踪法(Ray Tracing Method)、弹跳射线法(Shooting And Bouncing Ray，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数百万个三角形，在复杂的场景中进行大量碰撞检测是一个巨大的挑战。

2、计算组合爆炸性增长：在多卫星、多接收机天线等组合条件下，需模拟每个天线与每个卫星之间的所有路径，即如果有50颗卫星，2个接收机天线的情况下，需要计算50*2个发射点与接收点之间的所有反射、绕射路径，随反射次数的增加更是导致计算组合暴增，现有方式无法满足这种高计算量，虽然射线跟踪可以使用GPU建立加速结构进行碰撞检测加速，但射线跟踪无法高效的进行多点对多点的反射路径求解。

3、动态场景：即接收机和卫星在不断更新位置，以及接收机载体、人群、车辆等在变化，导致射线追踪加速结构需频繁更新，就目前技术而言，更新加速结构导致的耗时可达几十到几百毫秒。

4、高更新率以及实时性：导航模拟对参数计算频率较高，一般不低于100Hz，即系统每隔10毫秒需计算一遍所有参数，只有多径模拟计算每次计算时间在10毫秒内，才能进行实时在线模拟。

综上所述，现有技术在导航多径模拟中难以实现实时、高更新率计算。

发明内容

本发明一方面提供了一种真实环境导航多径实时仿真方法，以解决现有导航多径模拟方式在具有多个接收机与多个导航卫星的复杂3D场景中，因计算量巨大影响高更新率与实时性的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种真实环境导航多径实时仿真方法，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；