一種北斗MEO衛星機載反射信號的隨機時延建模方法與流程
本發明屬于建模運算領域，特別涉及一種北斗meo衛星機載反射信號的隨機時延建模方法。
背景技術：
隨著技術的發展，衛星導航已經融入工作和生活的方方面面，為人民的出行和工作提供了保障。尤其是我國自行家里的北斗導航系統，在導航精度方面展現出更為優異的特性。
但是，目前導航衛星的信號處理方面，亟待建立一種更好的建模方式，從而提高對衛星信號的可靠性。
技術實現要素：
為了解決現有技術中存在的缺點和不足，本發明提供了用于提高一種北斗meo衛星機載反射信號的隨機時延建模方法。
為了達到上述技術目的，本發明提供了一種北斗meo衛星機載反射信號的隨機時延建模方法，所述建模方法，包括：
步驟一，隨機時延的選取，包括：
確定鏡面反射點，選取海面反射信號相對鏡面反射點時延的分布為[0,k]碼片，隨機時延模型中每條反射信號在該區間內隨機選取；
假定反射信號條數為n，隨機時延模型中n條反射信號的時延中心點可以表示為
式(1)中：k為反射信號時延分布范圍上限；n為反射信號條數；i為反射信號序號；ti是第i條反射信號的時延中心點；
考慮到鏡面反射點的特殊性，鏡面反射點處信號的時延值不參與隨機，除鏡面反射點處的其他(n-1)條反射信號在各自時延中心點
ti＝ti+δti,i＝0,1,...,n-1(3)
式(2)、(3)中：rand()函數為0-1均勻分布的隨機數；δti為第i條反射信號隨機時延變化值；ti為第i條反射信號隨機時延值；
利用ti作為擬合時隨機反射信號時域位置進行擬合，得到n條隨機時延分布的反射信號；
步驟二，多組隨機時延的反射信號切換，包括：
重復以上方法m次，得到m組、每組n條隨機時延反射信號，定義m'＝m+o，o為0信號組組數，定義隨機時延模型反射信號矩陣sm'n為：
式(4)中，m為隨機時延反射信號組數；n為每組中的反射信號的條數；m'為加入了o組0信號后的反射信號組數；sm'n矩陣中每一行為一組隨機時延反射信號，每一列為同時延中心點反射信號；sij為第i組反射信號組第j條反射信號；其中0信號則代表對應時延中心點附近信號到反射信號接收機的信道中斷；
引入o組0信號模擬海面動態引起的信道中斷特性，每組相同時延中心的信號(同一列信號)引入切換頻率fi,i＝1,2,...,n，當該組切換信號到來時，從m條信號中隨機選取z條輸出，用于實現隨機時延的反射信號的輸出；
步驟三，隨機幅值的選取，包括：
引入如式(5)所示的z*n個相互獨立的隨機值a,a服從指數分布(均值為1)：
a～e(λ),λ＝1(5)
每一條輸出的反射信號都要乘以該值，且該信號幅度隨切換頻率(fi,i＝1,2,...,n)進行隨機選取；
步驟四，反射信號合路輸出，包括：
任意時刻輸出的反射信號的時延隨機、幅度隨機，則任意時刻輸出的合路反射信號表示為：
式(6)中：r_signals即為隨機時延模型的輸出信號；randint()為均勻分布隨機整數函數；ix為1到m'的隨機整數；
輸出信號r_signals中反射信號的時延有
其中，k、n的取值范圍為自然數。
本發明提供的技術方案帶來的有益效果是：
通過使用隨機時延模型代替原有的固定時延模型，將反射信號的統計特性和動態特性納入模型的建立范圍，同時在建模過程中建立了反射信號矩陣，并引入矩陣的切換機制，使得產生的信號更具有隨機性，從而提高了輸出信號的有效性，為北斗meo衛星機載反射信號模擬仿真的研究和模擬器的研制提供保障。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明提供的一種北斗meo衛星機載反射信號的隨機時延建模方法的流程示意圖；
圖2是本發明提供的反射信號時延隨機范圍示意圖；
圖3是本發明提供的隨機時延模型反射信號分布示意圖。
具體實施方式
為使本發明的結構和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的結構作進一步地描述。
實施例一
本發明提供了一種北斗meo衛星機載反射信號的隨機時延建模方法，所述建模方法，如圖1所示，包括：
步驟一，隨機時延的選取，包括：
確定鏡面反射點，選取海面反射信號相對鏡面反射點時延的分布為[0,k]碼片，隨機時延模型中每條反射信號在該區間內隨機選取；
假定反射信號條數為n，隨機時延模型中n條反射信號的時延中心點可以表示為
式(1)中：k為反射信號時延分布范圍上限；n為反射信號條數；i為反射信號序號；ti是第i條反射信號的時延中心點；劃定每條反射信號的時延隨機范圍如圖2所示。
考慮到鏡面反射點的特殊性，鏡面反射點處信號的時延值不參與隨機，除鏡面反射點處的其他(n-1)條反射信號在各自時延中心點
ti＝ti+δti,i＝0,1,...,n-1(3)
式(2)、(3)中：rand()函數為0-1均勻分布的隨機數；δti為第i條反射信號隨機時延變化值；ti為第i條反射信號隨機時延值；
利用ti作為擬合時隨機反射信號時域位置進行擬合，得到n條隨機時延分布的反射信號，其時延分布示意圖如圖3所示。
步驟二，多組隨機時延的反射信號切換，包括：
重復以上方法m次，得到m組、每組n條隨機時延反射信號，定義m'＝m+o，o為0信號組組數，定義隨機時延模型反射信號矩陣sm'n為：
式(4)中，m為隨機時延反射信號組數；n為每組中的反射信號的條數；m'為加入了o組0信號后的反射信號組數；sm'n矩陣中每一行為一組隨機時延反射信號，每一列為同時延中心點反射信號；sij為第i組反射信號組第j條反射信號；其中0信號則代表對應時延中心點附近信號到反射信號接收機的信道中斷；
引入o組0信號模擬海面動態引起的信道中斷特性，每組相同時延中心的信號(同一列信號)引入切換頻率fi,i＝1,2,...,n，當該組切換信號到來時，從m'條信號中隨機選取z條輸出，用于實現隨機時延的反射信號的輸出；
步驟三，隨機幅值的選取，包括：
引入如式(5)所示的z*n個相互獨立的隨機值a,a服從指數分布(均值為1)：
a～e(λ),λ＝1(5)
每一條輸出的反射信號都要乘以該值，且該信號幅度隨切換頻率(fi,i＝1,2,...,n)進行隨機選取；
步驟四，反射信號合路輸出，包括：
任意時刻輸出的反射信號的時延隨機、幅度隨機，則任意時刻輸出的合路反射信號表示為：
式(6)中：r_signals即為隨機時延模型的輸出信號；randint()為均勻分布隨機整數函數；ix為1到m'的隨機整數；
輸出信號r_signals中反射信號的時延有
其中，k、n的取值范圍為自然數。
本發明的技術方案是：
(1)根據反射信號反向模擬基本原理，隨機選取時延進行反射信號疊加。劃定每條反射信號的時延隨機范圍，得到動態的隨機時延。
(2)重復以上過程，得到多組隨機時延反射信號，并加入0信號的反射信號組來模擬海面動態引起的信道中斷特性，引入切換頻率進行隨機時延反射信號的輸出。
(3)引入服從指數分布的隨機值，來控制輸出反射信號的幅值。
(4)通過上述過程，任意時刻輸出的反射信號的時延和幅度均為隨機的，因此合路輸出反射信號。
本發明的優點是：
(1)該方法在固定時延模型的基礎上，改進為隨機時延模型，從而不僅考慮了反射信號的統計特性，還考慮了反射信號的動態特性。
(2)建立反射信號矩陣，并引入切換機制，使得輸出信號的組成更復雜，更具隨機性。
(3)該方法是基于數學模型的提出，可適用于各種編程語言完成軟件和硬件實現。
本發明提供了一種北斗meo衛星機載反射信號的隨機時延建模方法，包括隨機時延的選取、多組隨機時延的反射信號切換、隨機幅值的選取、以及反射信號合路輸出，通過使用隨機時延模型代替原有的固定時延模型，將反射信號的統計特性和動態特性納入模型的建立范圍，同時在建模過程中建立了反射信號矩陣，并引入矩陣的切換機制，使得產生的信號更具有隨機性，從而提高了輸出信號的有效性，為北斗meo衛星機載反射信號模擬仿真的研究和模擬器的研制提供保障。
上述實施例中的各個序號僅僅為了描述，不代表各部件的組裝或使用過程中的先后順序。
以上所述僅為本發明的實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
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