CN115598672B - 基于三维动态模型的卫星信号仿真方法、***及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维动态模型的卫星信号仿真方法，***及可读存储介质，该方法包括：获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数；对由每一场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的第一高度角和第一方向角对每颗卫星的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个遮挡场景下的卫星信号特性数据。本发明通过动态灵活配置，实现不同遮挡场景的覆盖，并且，通过每颗卫星在各个遮挡场景下实际的第一高度角和第一方向角，修正各个场景下各自的信号参数，仿真获得每颗卫星在各个场景下准确的卫星信号，进而有利于接收机定位精准性能的准确测试。

Description

基于三维动态模型的卫星信号仿真方法、***及存储介质

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种基于三维动态模型的卫星信号仿真方法、***及存储介质。

背景技术

GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航卫星***），是利用人造卫星技术，在全球范围内实现定位、导航和授时的综合***。GNSS主要由空间卫星星座、地面控制站和接收机三部分组成。空间卫星星座中一定数量的卫星按照一定的规则布置便能为整个地球提供导航定位服务。地面控制站主要用于对空中的卫星进行实时监控，以保障整个***的运行稳定与可靠服务。接收机通过对卫星信号的接收、处理、解算，从而实现定位、导航和授时的功能。

当前，对于接收机的定位性能测试，通常采用完全理想化的GNSS卫星信号覆盖的方式进行仿真测试，即设定所有卫星信号都是相同的功率水平，或者同时增加信号覆盖或者同时降低覆盖，也就是认为接收机是在一个完全平面无遮挡的场景下进行定位业务承载。然而，实际上接收机是工作在一个真实的地理环境中，有建筑物、山峰、树木等等，该类地理环境因素必然对接收机接收卫星信号产生影响。因此，在进行接收机定位精度性能尤其是动态定位精度性能时，必须考虑地理环境因素对卫星信号的影响。

为此，可结合真实3D地图建筑物，并根据卫星的高度角和方向角数据来仿真计算当前卫星信号的损耗、多径等遮挡效果。但该方式对真实3D地图的依赖性高，需要花费高额的成本开发或购买专业的3D地图，即便如此，也局限于当前的3D地图场景，不能覆盖变动的场景，通过仿真获得的卫星信号同样不够准确，进而导致接收机的定位精准性能测试不准确。因此，如何仿真获得准确的卫星信号，以实现接收机定位精准性能的准确测试，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于三维动态模型的卫星信号仿真方法，***及存储介质，旨在解决现有技术中卫星信号的仿真高度依赖于真实3D地图，而存在成本高、准确性低，导致接收机定位精准性能测试不准确的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于三维动态模型的卫星信号仿真方法，所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法包括：

获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数；

对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的第一高度角和第一方向角；

基于每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的所述第一高度角和所述第一方向角，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，完成卫星信号的仿真。

可选地，所述用户设置参数包括场景数量，所述基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤包括：

基于预设算法，生成与所述用户设置参数所对应遮挡场景的场景特性参数，并更新所述场景数量；

判断更新后的所述场景数量是否达到预设阈值；

若未达到预设阈值，则持续执行基于预设算法，生成与所述用户设置参数所对应遮挡场景的场景特性参数，并更新所述场景数量的步骤，直到更新后的所述场景数量达到预设阈值。

可选地，所述用户设置参数还包括场景周期，所述对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的卫星信号第一高度角和第一方向角的步骤包括：

根据所述场景数量和所述场景周期，确定加载总时长；

根据所述加载总时长，对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行逐一加载，其中，每项所述三维遮挡模型的加载时长等于所述场景周期；

根据所述场景周期，逐一获取每颗卫星分别与当前加载的所述三维遮挡模型对应的卫星信号第一高度角和第一方向角。

可选地，所述场景特性参数包括第二高度角和第二方向角，所述基于每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的所述第一高度角和所述第一方向角，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据的步骤包括：

根据每颗卫星在每一所述遮挡场景中的所述第一高度角和所述第二高度角之间的比例关系，以及每颗卫星在每一所述遮挡场景中的所述第一方向角和所述第二方向角之间的比例关系，计算遮挡效应参数；

根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据。

可选地，所述信号参数包括所述场景特性参数内的损耗值和多径衰落值，所述根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据的步骤包括：

根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在当前所述三维遮挡模型中的损耗值和多径衰落值进行修正，获得每颗卫星在当前遮挡场景下的卫星信号特性数据；

当每颗卫星在所有所述三维遮挡模型中的信号参数均基于对应的所述遮挡效应参数修正后，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据。

可选地，所述用户设置参数还包括高度角模式、高度角范围、方向角模式、方向角范围、损耗模式、损耗范围、多径模式和多径衰落范围；

所述基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤包括：

基于预设算法，以所述高度角模式、所述方向角模式、所述损耗模式和所述多径模式，分别生成每个所述遮挡场景的第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值；

其中，所述第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值共同构成所述场景特性参数，且分别位于所述高度角范围、方向角范围、损耗范围和多径衰落范围。

可选地，所述获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤之前，还包括：

获取卫星的初始高度角，并判断所述初始高度角是否大于预设阈值，若大于预设阈值，则执行获取用户设置参数的步骤；

若所述初始高度角小于或等于预设阈值，则选取新的卫星，执行获取卫星的初始高度角的步骤。

可选地，所述获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，完成卫星信号的仿真的步骤之后，还包括：

根据每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，对与所述卫星信号对应的接收机的定位性能进行测试。

进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种基于三维动态模型的卫星信号仿真***，所述基于三维动态模型的卫星信号仿真***包括存储器、处理器以及存储在存储器上用于实现基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序，所述处理器用于执行实现所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序，以实现如上所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的步骤。

进一步地，为实现上述目的，本发明还可提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有控制程序，所述控制程序被处理器执行时实现如上所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的步骤。

本发明提供了一种基于三维动态模型的卫星信号仿真方法、***及存储介质，在获取到用户设置参数后，通过预设算法，逐一生成与用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数；此后，对由每一场景特性参数所构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每个遮挡场景对应的卫星信号第一高度角和第一方向角；进而通过每颗卫星分别与每个遮挡场景对应的第一高度角和第一方向角，对每颗卫星在每个三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个遮挡场景下的卫星信号特性参数。其中，生成的多个遮挡场景为满足用户设置参数的可用于测试的场景。通过动态灵活配置，实现不同遮挡场景的覆盖。不但可包括建筑物、山峰、树木等典型的遮挡场景，还可包括小概率遮挡场景。并且，通过每颗卫星在各个遮挡场景下实际的第一高度角和第一方向角，对各个场景下的信号参数进行修正，获得每颗卫星在各个场景下准确的卫星信号，避免因高度依赖真实3D地图仿真计算卫星信号而存在的成本高和不能覆盖变动场景而不准确的问题，实现了接收机定位精准性能的准确测试。

附图说明

图1为本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第一实施例的一流程示意图；

图2为本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第二实施例的流程示意图；

图3为本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第三实施例的流程示意图；

图4为本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真***一实施例方案涉及的硬件运行环境的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于三维动态模型的卫星信号仿真方法，请参照图1，图1为本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第一实施例方案的流程示意图。

本发明实施例提供了基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。具体地，本实施例中的基于三维动态模型的卫星信号仿真方法包括：

步骤S10，获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数；

本实施例基于三维动态模型的卫星信号仿真方法应用于GNSS***中接收机的控制中心，控制中心通过动态生成三维遮挡模型，模拟实际地理环境中的各种遮挡物体，并参考GNSS***中每颗卫星当前的实际状态来准确确定卫星信号的特性数据，用以对接收机的定位精确性能进行测试。

具体地，接收机设置有信息输入装置，如显示屏，用于供仿真测试人员输入测试参数。控制中心获取测试参数并设为用户设置参数。控制中心内还预先设置有预设算法，如随机数生成算法或规定以某种规律的生成算法。在获取到用户设置参数后，调用该预设算法，并参照用户设置参数生成多个遮挡场景的场景特性参数。其中，遮挡场景为接收机在接收卫星所传输信号的过程中，诸如建筑物、山峰、树木此类的环境地理对信号遮挡的场景，场景特性参数则至少包括高度角、方向角、损耗、多径衰落等用于表征因遮挡场景的存在而对卫星信号所产生影响的参数。

其中，此处高度角为遮挡场景中遮挡物上的一点与地理 坐标系原点的连线相对于地理坐标系中当地水平面的夹角。方向角遮挡场景中遮挡物上的一点在地理 坐标系水平面的垂直投影点与地理坐标系的原点的连线和y轴的夹角。地理坐标系的x轴沿当地纬线指向东(E)，y轴沿当地子午线线指向北(N)，z轴沿当地地理垂线指向上。损耗值则主要考虑因遮挡场景的遮挡而导致的损耗。多径衰落则因多径效应而产生，信号在传播过程中，由于受遮挡场景中遮挡物反射和折射的影响，产生多个经过不同路径到达接收机，即为多径效应。这些不同路径到达的信号相位不一致且具有时变性，导致接收信号呈衰落状态；这些信号到达的时延不同，又导致码间干扰。由此多径效应产生的衰落即为多径衰落。

需要说明的是，接收机接收GNSS***中卫星的信号，依赖于卫星的高度角。该卫星的高度角为卫星所在点与地理坐标系的原点的连线和当地水平面的夹角。如果卫星的高度角低于一定值，则认为卫星所传输的信号被遮挡而完全损耗，该卫星为完全不可见卫星，接收机不能接收该卫星所传输的信号。因此，为了避免接收机不能接收卫星所传输信号的情形，在生成多个遮挡场景时，需对卫星的高度角是否低于一定值进行判断。具体地，所述获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤之前，还包括：

步骤a1，获取卫星的初始高度角，并判断所述初始高度角是否大于预设阈值，若大于预设阈值，则执行获取用户设置参数的步骤；

步骤a2，若所述初始高度角小于或等于预设阈值，则选取新的卫星，执行获取卫星的初始高度角的步骤。

进一步地，预先设置用于判断的一定值作为预设阈值，且该预设阈值依据不同的导航情形而设置为不同，例如对于地面导航，则因通常会受到建筑物、地形的遮挡影响，一般设置为10°；对于海面导航，则因受到建筑物、地形遮挡的影响较小，可设置为0°。

更进一步地，对卫星的高度角进行获取，并将该获得的高度角作为卫星的初始高度角，进而将该初始高度角与预设阈值对比，判断其是否大于预设阈值。若大于预设阈值则说明卫星的信号虽有可能收到遮挡但仍可有效传输至接收机，故对用户设置参数进行获取，用以仿真生成多个遮挡场景的场景特性参数进行测试。反之，若经判断初始高度角小于或等于预设阈值，则说明该卫星的初始高度角太小，传输的信号将受过多遮挡物的遮挡而不能有效传输至接收机，故不能使用该卫星进行定位，而选取新的卫星。对于新选取的卫星，同样获取其初始高度角与预设阈值比对判断，以确保所有卫星所传输的信号能有效传输至接收机。

进一步地，用户设置参数体现了所生成遮挡场景的特性，至少包括高度角模式、高度角范围、方向角模式、方向角范围、损耗模式、损耗范围、多径模式和多径衰落范围。对于该类参数，所述基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤包括：

步骤b，基于预设算法，以所述高度角模式、所述方向角模式、所述损耗模式和所述多径模式，分别生成每个所述遮挡场景的第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值；

其中，所述第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值共同构成所述场景特性参数，且分别位于所述高度角范围、方向角范围、损耗范围和多径衰落范围。

更进一步地，高度角模式、方向角模式、损耗模式和多径模式均包括随机模式和固定模式，既可以以随机的方式生成在高度角范围内的第二高度角、在方向角范围内的第二方向角、在损耗范围内的损耗值和在多径衰落范围内的多径衰减值，也可以以固定的方式生成上述参数。对应的预设算法随机数生成算法或规定以某种规律的生成算法。并且，无论是以固定模式或易随机模式生成上述参数，所生成的第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值共同构成场景特性参数，用以体现所生成遮挡场景的特性，满足测试人员对遮挡场景的需求。

需要说明的是，用户设置参数中还包括场景数量，体现测试人员所需要构建遮挡场景的数量。按照上述流程每生成一个遮挡场景的场景特性参数，即完成一个遮挡场景的构建，在逐一构建遮挡场景的数量达到用户设置参数中的场景数量时，则完成所有所需求遮挡场景的构建。

步骤S20，对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的第一高度角和第一方向角；

进一步地，在生成多个遮挡场景的场景特性参数后，每个遮挡场景的场景特性参数构成了用于体现该遮挡场景特细的数据模型，将该数据模型作为三维遮挡模型，每一遮挡场景均有各自的三维遮挡模型。

可理解地，通过预设算法生成的各遮挡场景的场景特性参数并未完全依据实际地理环境，而使得与实际地理环境中的参数具有差异性。为了使各个遮挡场景更为贴合各个实际地理环境，设置由依据实际地理环境的参数对各个场景特性参数进行修正的机制。该实际地理环境的参数为每颗卫星的实际高度角和方向角。并且，因卫星处于运动状态，不同时刻对应的遮挡场景不同，故按照时刻动态获取每颗卫星与每一遮挡场景对应的高度角和方向角作为第一高度角和第一方向角。同时，对于不同时刻的遮挡场景，对由各个场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，以便于通过各个时刻所获取的每颗卫星的第一高度角和第一方向角进行动态修正。

步骤S30，基于每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的所述第一高度角和所述第一方向角，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，完成卫星信号的仿真。

进一步地，三维遮挡模型由场景特性参数构成，而场景特性参数又包含场景数量、第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值等。因损耗值和多径衰落值直接体现了卫星信号的传输情况，故将两者作为信号参数。通过每颗卫星在当前获取的遮挡场景的第一高度角和第一方向角，对当前加载的三维遮挡模型中的信号参数进行修正，得到当前遮挡场景下每颗卫星真实的卫星信号特性数据。当每颗卫星在各个遮挡场景的三维遮挡模型均加载并经各自对应的第一高度角和第一方向角修正后，即得到每颗卫星各个遮挡场景下真实的卫星信号特性数据。

更进一步地，在获得每一卫星在各个遮挡场景下真实的卫星信号特性参数，即可通过该各项特性参数对接收机的定位精确性能进行测试。因各项特性参数充分体现了卫星信号在各种遮挡环境下的遮挡效应，从而可使得接收机的定位精确性能测试更为准确。

本实施例中，在获取到用户设置参数后，通过预设算法，逐一生成与用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数；此后，对由每一场景特性参数所构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每个遮挡场景对应的卫星信号第一高度角和第一方向角；进而通过每颗卫星分别与每个遮挡场景对应的第一高度角和第一方向角，对每颗卫星在每个三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个遮挡场景下的卫星信号特性参数。其中，生成的多个遮挡场景为满足用户设置参数的可用于测试的场景。通过动态灵活配置，实现不同遮挡场景的覆盖。不但可包括建筑物、山峰、树木等典型的遮挡场景，还可包括小概率遮挡场景。并且，通过每颗卫星在各个遮挡场景下实际的第一高度角和第一方向角，对各个场景下的信号参数进行修正，获得每颗卫星在各个场景下准确的卫星信号，避免因高度依赖真实3D地图仿真计算卫星信号而存在的成本高和不能覆盖变动场景而不准确的问题，实现了接收机定位精准性能的准确测试。

进一步地，请参照图2，基于本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的第一实施例，提出本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第二实施例。

所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第二实施例与所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第一实施例的区别在于，所述用户设置参数包括场景数量，所述基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤包括：

步骤S11，基于预设算法，生成与所述用户设置参数所对应遮挡场景的场景特性参数，并更新所述场景数量；

步骤S12，判断更新后的所述场景数量是否达到预设阈值；

步骤S13，若未达到预设阈值，则持续执行基于预设算法，生成与所述用户设置参数所对应遮挡场景的场景特性参数，并更新所述场景数量的步骤，直到更新后的所述场景数量达到预设阈值。

更进一步地，对于用户设置参数，其包括用于体现所需要生成遮挡场景个数的场景数量，依据该场景数量，逐一生成各个遮挡场景。具体地，每次在依据预设算法，生成满足用户设置参数条件的遮挡场景的场景特性参数后，对场景数量进行更新，即对场景数量减1操作，表示已生成的遮挡场景增加一个，待生成的遮挡场景减少一个。

进一步地，预先设置表示所有遮挡场景均生成的预设阈值，因场景数量以减一的方式更新，故该预设阈值的取值为零。将更新后的场景数量与该预设阈值对比，判断场景数量是否达到预设阈值。若达到预设阈值，则说明生成遮挡场景的个数达到场景数量，而停止遮挡场景的场景特性参数的生成。反之，若经对比确定更新后的场景数量未达到预设阈值，即大于预设阈值，则继续以预设算法，生成满足用户设置参数条件的遮挡场景的场景特性参数，并再次更新场景数量与预设阈值对比，直到更新后的场景数量达到预设阈值。

需要说明的是，还可以在用户设置参数中设置计数值，初始的计数值为零，每生成一个遮挡场景的场景特性参数，则对计数值加一处理，并将加一后的计数值与场景数量对比，判断计数值是否达到场景数量，若达到则停止遮挡场景的场景特性参数生成，若未达到则继续生成用以表征遮挡场景的场景特性参数，直到计数值达到场景数量。

本实施例通过在用户设置参数中设置场景数量，使得所生成遮挡场景的数量在合适的范围内，避免所生成遮挡场景的数量过多而影响数据处理的效率，或者所生成场景的数量过少而影响仿真测试的准确性。同时，结合用户设置参数中的其他参数，实现动态配置灵活，可覆盖不同类型的遮挡场景，尤其是各种极限小概率的卫星信号覆盖，有利于各个遮挡场景下卫星信号的准确仿真。

进一步地，请参照图3，基于本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的第一或第二实施例，提出本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第三实施例。

所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第三实施例与所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法第一或第二实施例的区别在于，所述用户设置参数还包括场景周期，所述对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的卫星信号第一高度角和第一方向角的步骤包括：

步骤S21，根据所述场景数量和所述场景周期，确定加载总时长；

步骤S22，根据所述加载总时长，对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行逐一加载，其中，每项所述三维遮挡模型的加载时长等于所述场景周期；

步骤S23，根据所述场景周期，逐一获取每颗卫星分别与当前加载的所述三维遮挡模型对应的卫星信号第一高度角和第一方向角。

可理解地，GNSS***中的每颗卫星均处于运动状态，在不同时刻对应的遮挡场景不同，将各个遮挡场景对应卫星的时间设为用户设置参数内的场景周期。在生成所有遮挡场景的场景特性参数后，可依据该场景周期，对各个遮挡场景进行加载，进而修正获得卫星信号特性数据。具体地，将场景周期和场景数量做乘积运算，所得到的运算结果即为加载所有遮挡场景所花费的时长，故将其作为加载总时长。进而依据该加载总时长，对由每个遮挡场景的场景特性参数所构成的三维遮挡模型逐一加载。

同时，依据每个场景周期每颗卫星所在的位置，分别获取每颗卫星的高度角和方向角，每颗卫星的每一高度角和方向角均与一个场景周期对应，对于当前正在加载的三维遮挡模型，则可将获取的每颗卫星的高度角和方向角作为各自对应的第一高度角和第一方向角，用以对当前所加载三维遮挡模型中的信号参数进行修正。

具体地，所述所述场景特性参数包括第二高度角和第二方向角，所述基于每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的所述第一高度角和所述第一方向角，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据的步骤包括：

步骤S31，根据每颗卫星在每一所述遮挡场景中所述第一高度角和所述第二高度角之间的比例关系，以及每颗卫星在每一所述遮挡场景中的所述第一方向角和所述第二方向角之间的比例关系，计算遮挡效应参数；

步骤S32，根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据。

进一步地，所构建遮挡场景的场景特性参数中包括第二高度角和第二方向角，每颗卫星真实的第一高度角和该第二高度角之间的比例关系，以及每颗卫星真实的第一方向角和该第二方向角之间的比例关系，体现了每颗卫星的真实信号与所构建遮挡场景的场景特性参数中信号参数之间的比例关系。因此，可通过每颗卫星的第一高度角和第二高度角之间的比例关系，以及每颗卫星的第一方向角与第二方向角之间的比例关系，对因遮挡场景的遮挡所产生遮挡效应的参数进行计算。并且，该遮挡效应参数可通过比值计算的方式获得，例如计算每颗卫星的第一高度角和第二高度角之间的第一比值，以及每颗卫星的第一方向角和第二方向角之间的第二比值，在第一比值和第二比值之间选取较大值或者较小值作为该遮挡效应参数，或者计算第一比值和第二比值之间的平均值作为该颗卫星在当前遮挡场景下的遮挡效应参数。

需要说明的是，本实施除了采用上述比例关系计算遮挡效应参数外，还可以通过随机处理方式生成遮挡效应参数，例如仅依据第一高度角，或者同时依据第一高度角和第二高度角，随机生成遮挡效应参数；还或者仅依据第一方向角，或同时依据第一方向角和第二方向角，随机生成遮挡效应参数等。如此，可由随机生成的遮挡效应参数体现更多种的遮挡场景，丰富的遮挡场景也进一步提升了接收机定位精准性能测试的准确性。

更进一步地，在获得每颗卫星各自在遮挡场景下的遮挡效应参数后，则可依据该遮挡效应参数对对应遮挡场景所构建三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在对应遮挡场景下的卫星信号特性数据。其中，三维遮挡模型中的信号参数包括遮挡场景参数内的损耗值和多径衰落值，修正也是逐一对各个遮挡场景下的该两项参数进行。具体地，所述根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据的步骤包括：

步骤S321，根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在当前所述三维遮挡模型中的损耗值和多径衰落值进行修正，获得每颗卫星在当前遮挡场景下的卫星信号特性数据；

步骤S322，当每颗卫星在所有所述三维遮挡模型中的信号参数均基于各自对应的所述遮挡效应参数修正后，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据。

进一步地，在每一遮挡场景下对每颗卫星的信号参数逐一处理。将由当前正在处理的遮挡场景所构建的三维遮挡模型作为当前三维遮挡模型，并用其信号参数中的损耗值与该当前遮挡场景下每颗卫星的遮挡效应参数做比值，获得的结果即为每颗卫星修正后的损耗值，同时用其信号参数中的多径衰落值与该当前遮挡场景下每颗卫星的遮挡效应参数做比值，获得的结果即为每颗卫星修正后的多径衰落值，该修正后的损耗值和多径衰落值即为当前遮挡场景下每颗卫星的卫星信号特性数据。

需要说明的是，对应于以随机处理方式生成遮挡效应参数，信号参数中的损耗值和和多径衰落值也可采用随机处理方式生成。由随机生成的损耗值和和多径衰落值体现更多种的遮挡场景，丰富的遮挡场景也进一步提升了接收机定位精准性能测试的准确性。

更进一步地，按照上述方式对每颗卫星在每一遮挡场景对应三维遮挡模型中的信号参数进行修正。并且，为了区分修正与否，可对修正完成的信号参数分配修正标识。判断所有三维遮挡模型中的信号参数是否均携带修正标识，若均携带修正标识，则说明每颗卫星在所有三维遮挡模型中的信号参数均基于各自对应的遮挡效应参数进行了修正；若存在部分三维遮挡模型中的信号参数未携带修正标识，则继续对该类三维遮挡模型中的信号参数以其遮挡效应参数进行修正，直到每颗卫星在所有三维遮挡模型的信号参数均经修正。所有三维遮挡模型经修正后的信号参数即构成每颗卫星在各个遮挡场景下真实的卫星信号特性数据，用于对接收机的定位精确性能测试，使得测试更为准确。

本实施例中，每颗卫星在各个遮挡场景的卫星信号特性数据均由各自真实的第一高度角和第一方向角修正而来，确保了每颗卫星在各个遮挡场景卫星信号特性数据的准确性，从而使得通过多个卫星信号特性数据对接收机定位精准性能的测试也更为准确。

此外，本发明实施例还提供一种基于三维动态模型的卫星信号仿真***。参照图4，图4为本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真***实施例方案涉及的设备硬件运行环境的结构示意图。

如图4所示，该基于三维动态模型的卫星信号仿真***可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储设备。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的基于三维动态模型的卫星信号仿真***的硬件结构并不构成对基于三维动态模型的卫星信号仿真***的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图4所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及用于实现基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序。其中，操作***是管理和控制基于三维动态模型的卫星信号仿真***与软件资源的程序，支持网络通信模块、用户接口模块、用于实现基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序以及其他程序或软件的运行；网络通信模块用于管理和控制网络接口1004；用户接口模块用于管理和控制用户接口1003。

在图4所示的基于三维动态模型的卫星信号仿真***硬件结构中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端（用户端），与客户端进行数据通信；处理器1001可以调用存储器1005中存储的用于实现基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序，并执行以下操作：

获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数；

对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的第一高度角和第一方向角；

基于每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的所述第一高度角和所述第一方向角，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，完成卫星信号的仿真。

进一步地，所述用户设置参数包括场景数量，所述基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤包括：

基于预设算法，生成与所述用户设置参数所对应遮挡场景的场景特性参数，并更新所述场景数量；

判断更新后的所述场景数量是否达到预设阈值；

若未达到预设阈值，则持续执行基于预设算法，生成与所述用户设置参数所对应遮挡场景的场景特性参数，并更新所述场景数量的步骤，直到更新后的所述场景数量达到预设阈值。

进一步地，所述用户设置参数还包括场景周期，所述对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的卫星信号第一高度角和第一方向角的步骤包括：

根据所述场景数量和所述场景周期，确定加载总时长；

根据所述加载总时长，对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行逐一加载，其中，每项所述三维遮挡模型的加载时长等于所述场景周期；

根据所述场景周期，逐一获取每颗卫星分别与当前加载的所述三维遮挡模型对应的卫星信号第一高度角和第一方向角。

进一步地，所述场景特性参数包括第二高度角和第二方向角，所述基于每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的所述第一高度角和所述第一方向角，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据的步骤包括：

根据每颗卫星在每一所述遮挡场景中的所述第一高度角和所述第二高度角之间的比例关系，以及每颗卫星在每一所述遮挡场景中的所述第一方向角和所述第二方向角之间的比例关系，计算遮挡效应参数；

根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据。

进一步地，所述信号参数包括所述场景特性参数内的损耗值和多径衰落值，所述根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据的步骤包括：

根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在当前所述三维遮挡模型中的损耗值和多径衰落值进行修正，获得每颗卫星在当前遮挡场景下的卫星信号特性数据；

当每颗卫星在所有所述三维遮挡模型中的信号参数均基于对应的所述遮挡效应参数修正后，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据。

进一步地，所述用户设置参数还包括高度角模式、高度角范围、方向角模式、方向角范围、损耗模式、损耗范围、多径模式和多径衰落范围；

所述基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤包括：

基于预设算法，以所述高度角模式、所述方向角模式、所述损耗模式和所述多径模式，分别生成每个所述遮挡场景的第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值；

其中，所述第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值共同构成所述场景特性参数，且分别位于所述高度角范围、方向角范围、损耗范围和多径衰落范围。

进一步地，所述获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤之前，处理器1001可以调用存储器1005中存储的用于实现基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序，并执行以下操作：

获取卫星的初始高度角，并判断所述初始高度角是否大于预设阈值，若大于预设阈值，则执行获取用户设置参数的步骤；

若所述初始高度角小于或等于预设阈值，则选取新的卫星，执行获取卫星的初始高度角的步骤。

进一步地，所述获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，完成所述卫星信号的仿真的步骤之后，处理器1001可以调用存储器1005中存储的用于实现基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序，并执行以下操作：

根据每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，对与所述卫星信号对应的接收机的定位性能进行测试。

本发明基于三维动态模型的卫星信号仿真***的具体实施方式与上述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种可读存储介质。

可读存储介质上存储有控制程序，控制程序被处理器执行时实现如上所述的基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的步骤。

本发明可读存储介质可以是计算机可读存储介质，其具体实施方式与上述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于三维动态模型的卫星信号仿真方法，其特征在于，所述卫星信号仿真方法包括：

获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数；

对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的第一高度角和第一方向角；

基于每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的所述第一高度角和所述第一方向角，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，完成卫星信号的仿真。

2.如权利要求1所述的卫星信号仿真方法，其特征在于，所述用户设置参数包括场景数量，所述基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤包括：

基于预设算法，生成与所述用户设置参数所对应遮挡场景的场景特性参数，并更新所述场景数量；

判断更新后的所述场景数量是否达到预设阈值；

若未达到预设阈值，则持续执行基于预设算法，生成与所述用户设置参数所对应遮挡场景的场景特性参数，并更新所述场景数量的步骤，直到更新后的所述场景数量达到预设阈值。

3.如权利要求2所述的卫星信号仿真方法，其特征在于，所述用户设置参数还包括场景周期，所述对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行动态加载，并动态获取每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的卫星信号第一高度角和第一方向角的步骤包括：

根据所述场景数量和所述场景周期，确定加载总时长；

根据所述加载总时长，对由每一所述场景特性参数构成的三维遮挡模型进行逐一加载，其中，每项所述三维遮挡模型的加载时长等于所述场景周期；

根据所述场景周期，逐一获取每颗卫星分别与当前加载的所述三维遮挡模型对应的卫星信号第一高度角和第一方向角。

4.如权利要求1所述的卫星信号仿真方法，其特征在于，所述场景特性参数包括第二高度角和第二方向角，所述基于每颗卫星分别与每一遮挡场景对应的所述第一高度角和所述第一方向角，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据的步骤包括：

根据每颗卫星在每一所述遮挡场景中的所述第一高度角和所述第二高度角之间的比例关系，以及每颗卫星在每一所述遮挡场景中的所述第一方向角和所述第二方向角之间的比例关系，计算遮挡效应参数；

根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据。

5.如权利要求4所述的卫星信号仿真方法，其特征在于，所述信号参数包括所述场景特性参数内的损耗值和多径衰落值，所述根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在每一所述三维遮挡模型中的信号参数进行修正，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据的步骤包括：

根据所述遮挡效应参数，对每颗卫星在当前所述三维遮挡模型中的损耗值和多径衰落值进行修正，获得每颗卫星在当前遮挡场景下的卫星信号特性数据；

当每颗卫星在所有所述三维遮挡模型中的信号参数均基于对应的所述遮挡效应参数修正后，获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据。

6.如权利要求1-5任一项所述的卫星信号仿真方法，其特征在于，所述用户设置参数还包括高度角模式、高度角范围、方向角模式、方向角范围、损耗模式、损耗范围、多径模式和多径衰落范围；

所述基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤包括：

基于预设算法，以所述高度角模式、所述方向角模式、所述损耗模式和所述多径模式，分别生成每个所述遮挡场景的第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值；

其中，所述第二高度角、第二方向角、损耗值和多径衰落值共同构成所述场景特性参数，且分别位于所述高度角范围、方向角范围、损耗范围和多径衰落范围。

7.如权利要求1-5任一项所述的卫星信号仿真方法，其特征在于，所述获取用户设置参数，并基于预设算法，逐一生成与所述用户设置参数对应的多个遮挡场景的场景特性参数的步骤之前，还包括：

获取卫星的初始高度角，并判断所述初始高度角是否大于预设阈值，若大于预设阈值，则执行获取用户设置参数的步骤；

若所述初始高度角小于或等于预设阈值，则选取新的卫星，执行获取卫星的初始高度角的步骤。

8.如权利要求1-5任一项所述的卫星信号仿真方法，其特征在于，所述获得每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，完成卫星信号的仿真的步骤之后，还包括：

根据每颗卫星在多个所述遮挡场景下的卫星信号特性数据，对与所述卫星信号对应的接收机的定位性能进行测试。

9.一种基于三维动态模型的卫星信号仿真***，其特征在于，所述卫星信号仿真***包括存储器、处理器以及存储在存储器上用于实现基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序，所述处理器用于执行实现所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的控制程序，以实现如权利要求1至8中任一项所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有控制程序，所述控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述基于三维动态模型的卫星信号仿真方法的步骤。

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