CN117394897B - 一种信号仿真方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种信号仿真方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种信号仿真方法、装置、电子设备及存储介质，包括：控制服务器基于接收到的时间同步信号，与定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器进行时间同步；根据直射天线相对于定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号的直射伪距延迟和直射多普勒延迟；根据反射天线相对于直射天线的位置、速度变化以及GNSS卫星位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号的反射伪距延迟和反射多普勒延迟；控制定位仿真器生成定位信号，根据直射伪距延迟和直射多普勒延迟，控制直射仿真器生成定位信号对应的直射信号，并根据反射伪距延迟和反射多普勒延迟，控制反射仿真器生成直射信号对应的反射信号，组合为GNSS‑IR信号。可以实现对GNSS‑IR信号的仿真。

Description

一种信号仿真方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种信号仿真方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
全球导航卫星系统干涉反射测量(Global Navigation Satellite System-Interferometric Reflection，GNSS-IR)技术是一种基于GNSS的遥感探测技术。GNSS-IR技术可以利用直射天线接收从接收机上方来的直射信号，同时还可以利用反射天线接收从接收机下方来的反射信号，从而实现对海面高度的高精度测量。
在GNSS-IR接收机的研制过程中，经常需要对GNSS-IR干涉信号进行测量，为了降低研制成本，需要对GNSS-IR信号进行仿真，但是，目前的信号模拟器都是基于定位信号开发的，只能仿真定位信号，无法仿真GNSS-IR干涉信号，因此也无法满足GNSS-IR接收机的研制需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请示出了一种信号仿真方法、装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术中信号模拟器无法仿真GNSS-IR干涉信号的问题。
第一方面，本申请示出了一种信号仿真方法，应用于GNSS-IR信号模拟器中的控制服务器，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括并联的定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器，所述GNSS-IR信号模拟器用于向GNSS-IR信号接收机提供模拟GNSS-IR信号，所述GNSS-IR信号接收机包括定位天线、直射天线及反射天线，所述方法包括：
基于接收到的时间同步信号，与所述定位仿真器、所述直射仿真器和所述反射仿真器进行时间同步；
根据所述直射天线相对于所述定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号相对于定位信号的直射伪距延迟和直射多普勒延迟；
根据所述反射天线相对于所述直射天线的位置、速度变化以及所述GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟和反射多普勒延迟；
控制所述定位仿真器生成所述定位信号，根据所述直射伪距延迟和所述直射多普勒延迟，控制所述直射仿真器生成所述定位信号对应的直射信号，并根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的反射信号；所述定位信号、所述直射信号及所述反射信号组合为模拟所述GNSS卫星的GNSS-IR信号。
可选的，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括铷钟，所述基于接收到的时间同步信号，与所述定位仿真器、所述直射仿真器和所述反射仿真器进行时间同步，包括：
接收所述铷钟输出的时间信号，作为时间同步信号。
可选的，所述根据所述直射天线相对于所述定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号相对于定位信号的直射伪距延迟，包括：
根据如下公式计算直射信号相对于定位信号的直射伪距延迟：
其中，所述定位天线的位置表示为所述直射天线的位置表示为/>所述GNSS卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i。
可选的，所述根据所述直射天线相对于所述定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号相对于定位信号的直射多普勒延迟，包括：
将定位信号的定位多普勒延迟作为所述直射多普勒延迟。
可选的，根据所述反射天线相对于所述直射天线的位置、速度变化以及所述GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟，包括：
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟：
其中，所述直射天线的位置表示为所述反射天线的位置表示为/>所述镜面反射点的位置表示为/>所述GNSS卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i。
可选的，所述根据所述反射天线相对于所述直射天线的位置、速度变化以及所述GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射多普勒延迟，包括：
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射多普勒延迟：
其中，表示所述GNSS-IR信号接收机的速度，/>表示所述GNSS-IR信号模拟器所模拟卫星的卫星速度，f表示对应的信号频率，c表示光速，dopdir表示直射多普勒延迟。
可选的，所述根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的反射信号，包括：
根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，确定多组仿真路径；
基于所述多组仿真路径，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号。
可选的，所述根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，确定多组仿真路径，包括：
根据所述反射伪距延迟以及所述反射多普勒延迟，确定所述镜面反射点对应的反射信号的仿真路径；
根据所述反射伪距延迟及N个第一预设延迟倍数，确定N个伪距延迟路径，所述N为大于等于1的整数；所述伪距延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号延迟所述第一预设延迟倍数的码片，所述第一预设延迟倍数为正数；
根据所述反射多普勒延迟及M个第二预设延迟倍数，确定2M个多普勒延迟路径，所述M为大于等于1的整数；所述多普勒延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号，延迟所述第二预设延迟倍数的单位频率以及延迟所述第二预设延迟倍数的相反数的单位频率，所述第二预设延迟倍数为正数；
对所述伪距延迟路径及所述多普勒延迟路径进行组合，得到(N+1)×(2M+1)组仿真路径。
可选的，所述基于所述多组仿真路径，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号，包括：
随机选择每组仿真路径对应的信号输出功率；
基于所述多组仿真路径及所述信号输出功率，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号。
第二方面，本申请示出了一种信号仿真装置，应用于GNSS-IR信号模拟器中的控制服务器，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括并联的定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器，所述GNSS-IR信号模拟器用于向GNSS-IR信号接收机提供模拟GNSS-IR信号，所述GNSS-IR信号接收机包括定位天线、直射天线及反射天线，所述装置包括：
同步模块，用于基于接收到的时间同步信号，与所述定位仿真器、所述直射仿真器和所述反射仿真器进行时间同步；
第一计算模块，用于根据所述直射天线相对于所述定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号的直射伪距延迟和直射多普勒延迟；
第二计算模块，用于根据所述反射天线相对于所述直射天线的位置、速度变化以及所述GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟和反射多普勒延迟；
控制模块，用于控制所述定位仿真器生成所述定位信号，根据所述直射伪距延迟和所述直射多普勒延迟，控制所述直射仿真器生成所述定位信号对应的直射信号，并根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的反射信号；所述定位信号、所述直射信号及所述反射信号组合为模拟所述GNSS卫星的GNSS-IR信号。
可选的，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括铷钟，所述同步模块，用于：
接收所述铷钟输出的时间信号，作为时间同步信号。
可选的，所述第一计算模块，用于：
根据如下公式计算直射信号相对于定位信号的直射伪距延迟：
其中，所述定位天线的位置表示为所述直射天线的位置表示为/>所述GNSS-卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i。
可选的，所述第一计算模块，用于：
将定位信号的定位多普勒延迟作为所述直射多普勒延迟。
可选的，所述第二计算模块，用于：
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟：
其中，所述直射天线的位置表示为所述反射天线的位置表示为/>所述镜面反射点的位置表示为/>所述GNSS卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i。
可选的，所述第二计算模块，用于：
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射多普勒延迟：
其中，表示所述GNSS-IR信号接收机的速度，/>表示所述GNSS-IR信号模拟器所模拟卫星的卫星速度，f表示对应的信号频率，c表示光速，dopdir表示直射多普勒延迟。
可选的，所述控制模块，用于：
根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，确定多组仿真路径；
基于所述多组仿真路径，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号。
可选的，所述控制模块，用于：
根据所述反射伪距延迟以及所述反射多普勒延迟，确定所述镜面反射点对应的反射信号的仿真路径；
根据所述反射伪距延迟及N个第一预设延迟倍数，确定N个伪距延迟路径，所述N为大于等于1的整数；所述伪距延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号延迟所述第一预设延迟倍数的码片，所述第一预设延迟倍数为正数；
根据所述反射多普勒延迟及M个第二预设延迟倍数，确定2M个多普勒延迟路径，所述M为大于等于1的整数；所述多普勒延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号，延迟所述第二预设延迟倍数的单位频率以及延迟所述第二预设延迟倍数的相反数的单位频率，所述第二预设延迟倍数为正数；
对所述伪距延迟路径及所述多普勒延迟路径进行组合，得到(N+1)×(2M+1)组仿真路径。
可选的，所述控制模块，用于：
随机选择每组仿真路径对应的信号输出功率；
基于所述多组仿真路径及所述信号输出功率，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号。
第三方面，本申请示出了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述的信号仿真方法的步骤。
第四方面，本申请示出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的信号仿真方法的步骤。
与现有技术相比，本申请包括以下优点：
本申请中，控制服务器基于接收到的时间同步信号，与定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器进行时间同步；根据直射天线相对于定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号的直射伪距延迟和直射多普勒延迟；根据反射天线相对于直射天线的位置、速度变化以及GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号的反射伪距延迟和反射多普勒延迟；控制定位仿真器生成定位信号，根据直射伪距延迟和直射多普勒延迟，控制直射仿真器生成定位信号对应的直射信号，并根据反射伪距延迟和反射多普勒延迟，控制反射仿真器生成直射信号对应的反射信号；定位信号、直射信号及反射信号组合为模拟GNSS卫星的GNSS-IR信号。
这样，GNSS-IR信号模拟器由多台仿真器并联组成，经过时间同步及延迟计算后，各个仿真器分别产生定位信号、直射信号和反射信号，从而可以在现有的基于定位信号的信号模拟器的基础上，实现对GNSS-IR信号的仿真，缩短GNSS-IR信号模拟器的开发时间，进而有利于节约GNSS-IR信号接收机的研发成本。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请的一种信号仿真方法的步骤流程图；
图2是本申请的一种GNSS-IR信号模拟器的系统示意图；
图3是本申请的一种GNSS-IR信号接收机的工作示意图；
图4是本申请的一种信号仿真装置的结构框图；
图5是本申请的一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面将通过具体的实施例，对本发明实施例提供的信号仿真方法进行详细描述。
参照图1，示出了本申请的一种信号仿真方法的步骤流程图，该方法应用于GNSS-IR信号模拟器中的控制服务器，GNSS-IR信号模拟器中还包括并联的定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器，GNSS-IR信号模拟器用于向GNSS-IR信号接收机提供模拟GNSS-IR信号，GNSS-IR信号接收机包括定位天线、直射天线及反射天线，具体可以包括如下步骤：
S11：基于接收到的时间同步信号，与定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器进行时间同步。
GNSS-IR技术是一种基于GNSS的遥感探测技术，GNSS-IR信号接收机可以利用直射天线接收从接收机上方来的直射信号，同时还可以利用反射天线接收从接收机下方来的反射信号。在GNSS-IR接收机的研制过程中，经常需要对GNSS-IR干涉信号进行测量，因此，为了降低研制成本，需要GNSS-IR信号模拟器对GNSS-IR信号进行仿真。
为了便于描述，本申请中的坐标系均基于地心地固坐标系(Earth CenteredEarth Fixed，ECEF)建立。
在本申请中，GNSS-IR信号模拟器包括控制服务器以及并联的定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器，定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器分别用于生成定位信号、直射信号和反射信号，控制服务器则用于通过控制指令对定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器进行控制。进一步地，可以根据需求，增加或减少仿真器的数量，提高GNSS-IR信号模拟的灵活性。
一种实现方式中，GNSS-IR信号模拟器中还包括铷钟，那么，基于接收到的时间同步信号，与定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器进行时间同步，包括：
接收铷钟输出的时间信号，作为时间同步信号。
其中，铷钟又被称为铷原子钟，由铷量子部分和压控晶体振荡器组成，使铷振荡器输出频率驯服同步于GPS卫星铯原子钟信号上，提高了频率信号的长期稳定性和准确度，能够提供铯钟量级的高精度时间频率标准。
这样，通过采用外接铷钟的形式，控制服务器将铷钟信号输出的时间信号作为时间同步信号，从而保证级联仿真器在并联工作时信号能够保持同步，使每个仿真器输出的信号保持时间同步，每台模拟器仿真的载体信号一致，卫星位置一致。
如图2所示，为一种GNSS-IR信号模拟器的系统示意图，GNSS-IR信号模拟器包括控制服务器以及并联的定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器，同时外接铷钟。
将铷钟信号接入控制服务器，使控制服务器进行指令控制时可以与每一台仿真器保持时间同步，直射信号仿真器的基准以定位信号仿真器为基础，反射信号仿真器的基准以直射信号仿真器为基础，即直射信号相对于定位信号进行信号偏移控制，反射信号相对于直射信号进行信号偏移控制，可以保证每一台仿真器的基准算法一致，达到仿真直射信号和反射信号的目的。
S12：根据直射天线相对于定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号的直射伪距延迟和直射多普勒延迟。
在本步骤中，控制服务器通过计算直射天线相对于定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号相对于定位信号的伪距延迟和多普勒延迟情况。如图3所示，是本申请的一种GNSS-IR信号接收机的工作示意图。
具体来说，根据直射天线相对于定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号相对于定位信号的直射伪距延迟，包括：
根据如下公式计算直射伪距延迟：
其中，定位天线的位置表示为直射天线的位置表示为GNSS卫星的位置表示为/>GNSS卫星的卫星号表示为i。
另外，根据直射天线相对于定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号相对于定位信号的直射多普勒延迟，包括：
将定位信号的定位多普勒延迟作为直射多普勒延迟。
可以理解，直射天线和定位天线的位置差一般在几米范围内，直射信号多普勒相比定位信号多普勒改变很小，因此，可以认为直射信号的多普勒与定位信号的多普勒一致，从而简化运算，提高信号模拟效率。
S13：根据反射天线相对于直射天线的位置、速度变化以及GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号的反射伪距延迟和反射多普勒延迟。
在本步骤中，控制服务器根据反射天线与直射天线的位置关系，根据所模拟的GNSS卫星位置以及接收机的位置，采用几何光学算法计算镜面反射点的位置，计算镜面反射点区域的反射信号相对于直射信号的伪距延迟和多普勒延迟。
其中，所模拟的GNSS卫星即需要进行仿真的反射信号源于的GNSS卫星，具体可以基于选星算法进行选取，包括最佳选星法、准最佳选星法、几何优化选星法以及模糊选星法等等，具体不做限定。
一种实现方式中，根据反射天线相对于直射天线的位置、速度变化以及GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟，包括：
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟：
其中，直射天线的位置表示为反射天线的位置表示为镜面反射点的位置表示为/>GNSS卫星的位置表示为/>GNSS卫星的卫星号表示为i。在本申请中，通过几何光学的方法，将反射信号入射角与出射角相等的点的位置，表示为镜面反射点的位置。
另外，根据反射天线相对于直射天线的位置、速度变化以及GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射多普勒延迟，包括：
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射多普勒延迟：
其中，表示GNSS-IR信号接收机的速度，/>表示GNSS-IR信号模拟器所模拟卫星的卫星速度，f表示对应的信号频率，c表示光速，dopdir表示直射多普勒延迟。
S14：控制定位仿真器生成定位信号，根据直射伪距延迟和直射多普勒延迟，控制直射仿真器生成定位信号对应的直射信号，并根据反射伪距延迟和反射多普勒延迟，控制反射仿真器生成直射信号对应的反射信号；定位信号、直射信号及反射信号组合为模拟GNSS卫星的GNSS-IR信号。
在本申请中，直射信号仿真器的基准以定位信号仿真器为基础，反射信号仿真器的基准以直射信号仿真器为基础，即直射信号相对于定位信号进行信号偏移控制，反射信号相对于直射信号进行信号偏移控制，达到仿真直射信号和反射信号的目的。
也就是说，在控制服务器确定直射信号的直射伪距延迟和直射多普勒延迟之后，可以通过指令控制直射仿真器输出的直射信号，以实现根据仿真间隔实时调整直射信号的伪距延迟和多普勒延迟。
进而，直射仿真器和反射仿真器可以根据指令，分别实时生成直射信号和反射信号，这样，GNSS-IR信号模拟器可以同步输出定位信号、直射信号和反射信号，实现GNSS-IR信号的模拟。
另外，控制服务器确定镜面反射点对应的反射信号的反射伪距延迟和反射多普勒延迟之后，可以通过指令将反射仿真器中该卫星的直射信号偏移相应的多普勒延迟和伪距延迟，并根据计算的信号功率输出。
一种实现方式中，根据反射伪距延迟和反射多普勒延迟，控制反射仿真器生成直射信号对应的反射信号，包括：
根据反射伪距延迟和反射多普勒延迟，确定多组仿真路径；
基于多组仿真路径，控制反射仿真器生成直射信号对应的多径反射信号。
也就是说，本申请采用多级多径仿真的方式，可以通过多条多径的不同多普勒延迟、伪距延迟来实现反射信号仿真，生成多组不同路径的反射信号。
具体来说，根据反射伪距延迟和反射多普勒延迟，确定多组仿真路径，包括：
根据所述反射伪距延迟以及所述反射多普勒延迟，确定所述镜面反射点对应的反射信号的仿真路径；
根据反射伪距延迟及N个第一预设延迟倍数，确定N个伪距延迟路径，N为大于等于1的整数；伪距延迟路径为：相对于镜面反射点对应的反射信号延迟第一预设延迟倍数的码片，第一预设延迟倍数为正数；
其中，镜面反射点对应的反射信号的伪距延迟表示为0个伪距延迟码片，在0伪距延迟码片基础上，再延迟1个码片表示为1个伪距延迟码片对应的伪距延迟路径；延迟2.5个码片表示为2.5个码片延迟对应的伪距延迟路径；以此类推，可以得到n个码片延迟对应的伪距延迟路径，其中n为用户需求中需要仿真的最大码片延迟，n可以为小数；用户需要仿真的所有不同码片延迟的数量表示为N。
根据所述反射多普勒延迟及M个第二预设延迟倍数，确定2M个多普勒延迟路径，所述M为大于等于1的整数；所述多普勒延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号，延迟所述第二预设延迟倍数的单位频率以及延迟所述第二预设延迟倍数的相反数的单位频率，所述第二预设延迟倍数为正数；
其中，镜面反射点对应的反射信号的多普勒延迟码片表示为0多普勒延迟，在0多普勒延迟基础上，再延迟1Hz多普勒表示为1Hz多普勒延迟对应的多普勒延迟路径；在0多普勒延迟基础上，再延迟-1Hz多普勒表示为-1Hz多普勒延迟对应的多普勒延迟路径；在0多普勒延迟基础上，再延迟2.5Hz多普勒表示为2.5Hz多普勒延迟对应的多普勒延迟路径；在0多普勒延迟基础上，同时再延迟-2.5Hz多普勒表示为-2.5Hz多普勒延迟对应的多普勒延迟路径；以此类推，可以得到m Hz多普勒延迟对应的多普勒延迟路径，其中m为用户需求中需要仿真的最大多普勒延迟，m可以为小数；用户需要仿真的所有不同多普勒延迟的数量表示为2M。
对伪距延迟路径及多普勒延迟路径进行组合，得到(1+N)×(1+2M)组仿真路径。其中，除了N个伪距延迟路径以及2M个多普勒延迟路径，还包括伪距延迟和多普勒延迟均为0的情况。
举例而言，可以分别计算相对于镜面反射点对应的反射信号延迟了0个码片、1个码片、2个码片……n个码片，同时考虑多普勒延迟，比如相对于镜面反射点对应的反射信号的多普勒增加了多普勒延迟，例如分别为-2000Hz、-1500Hz、-1000Hz、-500Hz、0Hz、500Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz的数据，即伪距延迟一共有1+N个，多普勒延迟一共有1+2M个，则需要增加(1+N)×(1+2M)组基于镜面反射点对应的反射信号的多径延时反射信号的仿真路径。例如其中一组仿真路径相对于镜面反射点对应的反射信号延迟了2个码片，同时相对于镜面反射点对应的反射信号的多普勒延迟了-1000Hz。
其中，反射伪距延迟和反射多普勒延迟的数量和间隔可以根据需求设置，具体不做限定。
进一步地，基于多组仿真路径，控制反射仿真器生成直射信号对应的多径反射信号，包括：
随机选择每组仿真路径对应的信号输出功率；
基于多组仿真路径及信号输出功率，控制反射仿真器生成直射信号对应的多径反射信号。
也就是说，控制服务器可以根据镜面反射点对应的反射信号的信号功率，采用控制指令以镜面反射点对应的反射信号为基准，分别将反射信号的多普勒延迟和伪距延迟进行偏移，即根据模拟器仿真能力，产生多条相对于镜面反射点具有不同多普勒延迟或伪距延迟的反射信号，每条多径反射信号的输出功率可以有所不同。
这样，采用多级多径信号仿真不同多普勒延迟、伪距延迟的反射信号，将连续的二维延迟多普勒图(Delay-Doppler Map，DDM)仿真简化为多条多径信号仿真，即采用离散信号进行仿真，具备工程可实现性，通过增加多径信号的数量，进一步提高仿真的精度。
由以上可见，本申请提供的方案中，GNSS-IR信号模拟器由多台仿真器并联组成，经过时间同步及延迟计算后，各个仿真器分别产生定位信号、直射信号和反射信号，从而可以在现有的基于定位信号的信号模拟器的基础上，实现对GNSS-IR信号的仿真，缩短GNSS-IR信号接收机的开发时间，进而有利于节约GNSS-IR信号接收机的研发成本。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。
参照图4，示出了本申请的一种信号仿真装置的结构框图，应用于GNSS-IR信号模拟器中的控制服务器，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括并联的定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器，所述GNSS-IR信号模拟器用于向GNSS-IR信号接收机提供模拟GNSS-IR信号，所述GNSS-IR信号接收机包括定位天线、直射天线及反射天线，该装置具体可以包括如下模块：
同步模块201，用于基于接收到的时间同步信号，与所述定位仿真器、所述直射仿真器和所述反射仿真器进行时间同步；
第一计算模块202，用于根据所述直射天线相对于所述定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号的直射伪距延迟和直射多普勒延迟；
第二计算模块203，用于根据所述反射天线相对于所述直射天线的位置、速度变化以及GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟和反射多普勒延迟；
控制模块204，用于控制所述定位仿真器生成定位信号，根据所述直射伪距延迟和所述直射多普勒延迟，控制所述直射仿真器生成所述定位信号对应的直射信号，并根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的反射信号；所述定位信号、所述直射信号及所述反射信号组合为模拟所述GNSS卫星的GNSS-IR信号。
可选的，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括铷钟，所述同步模块201，用于：
接收所述铷钟输出的时间信号，作为时间同步信号。
可选的，所述第一计算模块202，用于：
根据如下公式计算直射信号相对于定位信号的直射伪距延迟：
其中，所述定位天线的位置表示为所述直射天线的位置表示为/>所述GNSS卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i。
可选的，所述第一计算模块202，用于：
将定位信号的定位多普勒延迟作为所述直射多普勒延迟。
可选的，所述第二计算模块203，用于：
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟：
其中，所述直射天线的位置表示为所述反射天线的位置表示为/>所述镜面反射点的位置表示为/>所述GNSS-卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i。
可选的，所述第二计算模块203，用于：
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射多普勒延迟：
其中，表示所述GNSS-IR信号接收机的速度，/>表示所述GNSS-IR信号模拟器所模拟卫星的卫星速度，f表示对应的信号频率，c表示光速，dopdir表示直射多普勒延迟。
可选的，所述控制模块204，用于：
根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，确定多组仿真路径；
基于所述多组仿真路径，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号。
可选的，所述控制模块204，用于：
根据所述反射伪距延迟以及所述反射多普勒延迟，确定所述镜面反射点对应的反射信号的仿真路径；
根据所述反射伪距延迟及N个第一预设延迟倍数，确定N个伪距延迟路径，所述N为大于等于1的整数；所述伪距延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号延迟所述第一预设延迟倍数的码片，所述第一预设延迟倍数为正数；
根据所述反射多普勒延迟及M个第二预设延迟倍数，确定2M个多普勒延迟路径，所述M为大于等于1的整数；所述多普勒延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号，延迟所述第二预设延迟倍数的单位频率以及延迟所述第二预设延迟倍数的相反数的单位频率，所述第二预设延迟倍数为正数；
对所述伪距延迟路径及所述多普勒延迟路径进行组合，得到(1+N)×(1+2M)组仿真路径。
可选的，所述控制模块204，用于：
随机选择每组仿真路径对应的信号输出功率；
基于所述多组仿真路径及所述信号输出功率，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号。
由以上可见，本申请提供的方案中，GNSS-IR信号模拟器由多台仿真器并联组成，经过时间同步及延迟计算后，各个仿真器分别产生定位信号、直射信号和反射信号，从而可以在现有的基于定位信号的信号模拟器的基础上，实现对GNSS-IR信号的仿真，缩短GNSS-IR信号模拟器的开发时间，进而有利于节约GNSS-IR信号接收机的研发成本。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，包括处理器701、通信接口702、存储器703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信，
存储器703，用于存放计算机程序；
处理器701，用于执行存储器703上所存放的程序时，实现如下步骤：
基于接收到的时间同步信号，与定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器进行时间同步；
根据直射天线相对于定位天线的位置变化以及GNSS卫星的位置，实时计算直射信号的直射伪距延迟和直射多普勒延迟；
根据反射天线相对于定位天线的位置、速度变化以及GNSS卫星的位置、速度，实时计算镜面反射点对应的反射信号的反射伪距延迟和反射多普勒延迟；
控制定位仿真器生成定位信号，根据直射伪距延迟和直射多普勒延迟，控制直射仿真器生成定位信号对应的直射信号，并根据反射伪距延迟和反射多普勒延迟，控制反射仿真器生成直射信号对应的反射信号；定位信号、直射信号及反射信号组合为模拟所述GNSS卫星的GNSS-IR信号。
上述终端提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述终端与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
由以上可见，在本申请提供的方案中，GNSS-IR信号模拟器由多台仿真器并联组成，经过时间同步及延迟计算后，各个仿真器分别产生定位信号、直射信号和反射信号，从而可以在现有的基于定位信号的信号模拟器的基础上，实现对GNSS-IR信号的仿真，缩短GNSS-IR信号模拟器的开发时间，进而有利于节约GNSS-IR信号接收机的研发成本。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的信号仿真方法。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的信号仿真方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种信号仿真方法，其特征在于，应用于GNSS-IR信号模拟器中的控制服务器，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括并联的定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器，所述GNSS-IR信号模拟器用于向GNSS-IR信号接收机提供模拟GNSS-IR信号，所述GNSS-IR信号接收机包括定位天线、直射天线及反射天线，所述方法包括：
基于接收到的时间同步信号，与所述定位仿真器、所述直射仿真器和所述反射仿真器进行时间同步；
根据如下公式计算直射信号相对于定位信号的直射伪距延迟：
位置表示为GNSS卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i；
将定位信号的定位多普勒延迟作为直射信号相对于定位信号的直射多普勒延迟；
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟：
其中，所述直射天线的位置表示为所述反射天线的位置表示为所述镜面反射点的位置表示为/>所述GNSS卫星的位置、速度表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i；
根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射多普勒延迟：
其中，表示所述GNSS-IR信号接收机的速度，/>表示所述GNSS卫星的卫星速度，f表示对应的信号频率，c表示光速，dopdir表示直射多普勒延迟；
控制所述定位仿真器生成定位信号，根据所述直射伪距延迟和所述直射多普勒延迟，控制所述直射仿真器生成所述定位信号对应的直射信号，根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，确定多组仿真路径；基于所述多组仿真路径，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号；所述定位信号、所述直射信号及所述反射信号组合为模拟所述GNSS卫星的GNSS-IR信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括铷钟，所述基于接收到的时间同步信号，与所述定位仿真器、所述直射仿真器和所述反射仿真器进行时间同步，包括：
接收所述铷钟输出的时间信号，作为时间同步信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，确定多组仿真路径，包括：
根据所述反射伪距延迟以及所述反射多普勒延迟，确定所述镜面反射点对应的反射信号的仿真路径；
根据所述反射伪距延迟及N个第一预设延迟倍数，确定N个伪距延迟路径，所述N为大于等于1的整数；所述伪距延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号延迟所述第一预设延迟倍数的码片，所述第一预设延迟倍数为正数；
根据所述反射多普勒延迟及M个第二预设延迟倍数，确定2M个多普勒延迟路径，所述M为大于等于1的整数；所述多普勒延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号，延迟所述第二预设延迟倍数的单位频率以及延迟所述第二预设延迟倍数的相反数的单位频率，所述第二预设延迟倍数为正数；
对所述伪距延迟路径及所述多普勒延迟路径进行组合，得到(N+1)×(2M+1)组仿真路径。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述多组仿真路径，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号，包括：
随机选择每组仿真路径对应的信号输出功率；
基于所述多组仿真路径及所述信号输出功率，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号。
5.一种信号仿真装置，其特征在于，应用于GNSS-IR信号模拟器中的控制服务器，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括并联的定位仿真器、直射仿真器和反射仿真器，所述GNSS-IR信号模拟器用于向GNSS-IR信号接收机提供模拟GNSS-IR信号，所述GNSS-IR信号接收机包括定位天线、直射天线及反射天线，所述装置包括：
同步模块，用于基于接收到的时间同步信号，与所述定位仿真器、所述直射仿真器和所述反射仿真器进行时间同步；
第一计算模块，用于根据如下公式计算直射信号相对于定位信号的直射伪距延迟：
位置表示为GNSS卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i；
所述第一计算模块，还用于将定位信号的定位多普勒延迟作为直射信号相对于定位信号的直射多普勒延迟；
第二计算模块，用于根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射伪距延迟：
其中，所述直射天线的位置表示为所述反射天线的位置表示为所述镜面反射点的位置表示为/>所述GNSS卫星的位置表示为/>所述GNSS卫星的卫星号表示为i；
所述第二计算模块，还用于根据如下公式计算镜面反射点对应的反射信号相对于所述直射信号的反射多普勒延迟：
其中，表示所述GNSS-IR信号接收机的速度，/>表示所述GNSS-IR信号模拟器所模拟卫星的卫星速度，f表示对应的信号频率，c表示光速，dopdir表示直射多普勒延迟；
控制模块，用于控制所述定位仿真器生成定位信号，根据所述直射伪距延迟和所述直射多普勒延迟，控制所述直射仿真器生成所述定位信号对应的直射信号，根据所述反射伪距延迟和所述反射多普勒延迟，确定多组仿真路径；基于所述多组仿真路径，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号；所述定位信号、所述直射信号及所述反射信号组合为模拟所述GNSS卫星的GNSS-IR信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述GNSS-IR信号模拟器中还包括铷钟，所述同步模块，用于：
接收所述铷钟输出的时间信号，作为时间同步信号。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块，用于：
根据所述反射伪距延迟以及所述反射多普勒延迟，确定所述镜面反射点对应的反射信号的仿真路径；
根据所述反射伪距延迟及N个第一预设延迟倍数，确定N个伪距延迟路径，所述N为大于等于1的整数；所述伪距延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号延迟所述第一预设延迟倍数的码片，所述第一预设延迟倍数为正数；
根据所述反射多普勒延迟及M个第二预设延迟倍数，确定2M个多普勒延迟路径，所述M为大于等于1的整数；所述多普勒延迟路径为：相对于所述镜面反射点对应的反射信号，延迟所述第二预设延迟倍数的单位频率以及延迟所述第二预设延迟倍数的相反数的单位频率，所述第二预设延迟倍数为正数；
对所述伪距延迟路径及所述多普勒延迟路径进行组合，得到(N+1)×(2M+1)组仿真路径。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块，用于：
随机选择每组仿真路径对应的信号输出功率；
基于所述多组仿真路径及所述信号输出功率，控制所述反射仿真器生成所述直射信号对应的多径反射信号。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4中任一项所述的信号仿真方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的信号仿真方法的步骤。
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