技術(shù)特征：

1.一種分布式全數(shù)字的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航仿真方法，該方法是基于一個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航監(jiān)控臺(tái)模塊、一個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站模塊、一個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航上行環(huán)境模塊、四個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星模塊、一個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航下行環(huán)境模塊、一個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)的，具體步驟如下：

(1)初始化：

(1a)根據(jù)實(shí)際北斗衛(wèi)星所在的軌道，給4個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星分別配置各自的6個(gè)軌道參數(shù)；

(1b)根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站所處的大氣環(huán)境，配置電離層延遲參數(shù)；

(1c)根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站所處的大氣環(huán)境，配置對(duì)流層延遲的模型與對(duì)流層延遲參數(shù)；

(1d)加載仿真場(chǎng)景，通過衛(wèi)星工具包插件的命令獲取場(chǎng)景中的場(chǎng)景信息，按每個(gè)衛(wèi)星的坐標(biāo)，分別生成對(duì)應(yīng)的4個(gè)導(dǎo)航電文；

(1e)分別對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航監(jiān)控臺(tái)模塊、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站模塊、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航上行環(huán)境模塊、四個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星模塊、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航下行環(huán)境模塊、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)模塊配置各自模塊所在計(jì)算機(jī)的IP地址，將所有模塊加入北斗衛(wèi)星導(dǎo)航監(jiān)控臺(tái)的仿真聯(lián)邦；

(2)發(fā)送導(dǎo)航電文、場(chǎng)景信息：

(2a)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航監(jiān)控臺(tái)，將4個(gè)導(dǎo)航電文打包發(fā)送給北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站將4個(gè)導(dǎo)航電文打包發(fā)送給北斗衛(wèi)星導(dǎo)航上行環(huán)境，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航上行環(huán)境將4個(gè)導(dǎo)航電文分別發(fā)送給其對(duì)應(yīng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星；

(2b)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航監(jiān)控臺(tái)將對(duì)流層延遲模型與參數(shù)、電離層延遲參數(shù)和仿真場(chǎng)景獲得的4個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星各自的衛(wèi)星偽距、衛(wèi)星速度同時(shí)發(fā)送給北斗衛(wèi)星導(dǎo)航上行環(huán)境和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航下行環(huán)境；

(3)生成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)：

按照實(shí)際北斗衛(wèi)星采用的調(diào)制方式，將每個(gè)導(dǎo)航電文分別生成與其北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的仿真的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，并保存到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的矩陣中；

(4)生成帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)：

(4a)使用對(duì)流層延遲模型，分別計(jì)算每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的對(duì)流層延遲值；

(4b)使用克羅布歇電離層延遲模型，分別計(jì)算每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的電離層延遲值；

(4c)用每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的衛(wèi)星偽距分別除以光速，得到每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星的偽距延遲值；

(4d)對(duì)每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星各自的對(duì)流層延遲值、電離層延遲值、偽距延遲值分別求和，得到每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的總延遲值；

(4e)按照下式，分別計(jì)算每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的碼偏：

其中，表示第k個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的碼偏，k的取值范圍為{1,2,3,4}，t_k表示第k個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的總延遲值，m_k表示第k個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的矩陣長度，[·]表示取整操作；

(4f)將每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的矩陣平移一個(gè)碼偏，得到每個(gè)帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)；

(5)判斷4個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星是否均生成帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，若是，執(zhí)行步驟(6)，否則，執(zhí)行步驟(3)；

(6)獲取北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的衛(wèi)星偽距和衛(wèi)星坐標(biāo)：

(6a)將4個(gè)帶碼偏北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的矩陣按矩陣加法運(yùn)算，得到帶碼偏北斗衛(wèi)星導(dǎo)航總信號(hào)的矩陣；

(6b)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)捕獲每個(gè)帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，按照下式計(jì)算每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星偽距：

其中，ρ′_r表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)計(jì)算出的第r個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星偽距，r的取值范圍為{1,2,3,4}，表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)捕獲的第r個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的碼偏，m_r表示第r個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的矩陣長度，c表示光速；

(6c)設(shè)置跟蹤仿真步范圍為1到3000；

(6d)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)跟蹤帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航總信號(hào)，經(jīng)跟蹤得到每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星當(dāng)前仿真步的導(dǎo)航電文；

(6e)判斷是否獲得4個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星的所有仿真步導(dǎo)航電文，若是，執(zhí)行步驟(6f)，否則，執(zhí)行步驟(6d)；

(6f)從每個(gè)二進(jìn)制值的導(dǎo)航電文中，依次提取三段二進(jìn)制值，將所提取的三段二進(jìn)制值分別轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制值，將三段十進(jìn)制值依次作為與其對(duì)應(yīng)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星的x軸坐標(biāo)、y軸坐標(biāo)、z軸坐標(biāo)；

(7)確定北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的經(jīng)度、緯度、高度：

(7a)利用當(dāng)前各北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的衛(wèi)星所處位置的三維坐標(biāo)、各北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的衛(wèi)星與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的偽距，分別計(jì)算北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的x坐標(biāo)、y坐標(biāo)、z坐標(biāo)：

${\mathrm{\ρ}}_i=\sqrt{{(x_i-x_u)}^2+{(y_i-y_u)}^2+{(z_i-z_u)}^2}+b_u\×c$

其中，ρ_i表示第i個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的衛(wèi)星到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的偽距，i的取值范圍為{1,2,3,4}，表示開平方操作，x_i表示第i個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的衛(wèi)星所處位置的x坐標(biāo)，x_u表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的x坐標(biāo)，y_i表示第i個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的衛(wèi)星所處位置的y坐標(biāo)，y_u表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的y坐標(biāo)，z_i表示第i個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的衛(wèi)星所，處位置的z坐標(biāo)，z_u表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的z坐標(biāo)，b_u表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)時(shí)鐘偏差，c表示光速；

(7b)用當(dāng)前北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的x坐標(biāo)、y坐標(biāo)、z坐標(biāo)，分別計(jì)算北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的經(jīng)度、緯度、高度：

$L=arctan\left(\frac{y_u}{x_u}\right)$

$B=arctan\left(\frac{z_u\×(N+H)}{\sqrt{x_u^2+y_u^2}\×\[N\×(1-e^2)+H\]}\right)$

$H=\frac{\sqrt{x_u^2+y_u^2}}{\cos B}-N$

其中，L表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的經(jīng)度，arctan(·)表示反正切操作，y_u表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的y坐標(biāo)，x_u表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的x坐標(biāo)，B表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的緯度，z_u表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的z坐標(biāo)，N表示地球橢球面卯酉圈的曲率半徑，H表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處位置的高度，表示開平方操作，e表示地球的第一偏心率，cos(·)表示余弦操作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式全數(shù)字的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航仿真方法，其特征在于，步驟(1a)中所述的6個(gè)軌道參數(shù)是指，半長軸、偏心率、傾角、近地點(diǎn)幅角、升交點(diǎn)赤經(jīng)和平近點(diǎn)角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式全數(shù)字的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航仿真方法，其特征在于，步驟(1c)中所述的配置的對(duì)流層延遲的模型是指，從霍普菲爾德Hopfield模型、薩斯塔莫寧Saastamoinen模型、勃蘭克Black模型中任選其中一種模型進(jìn)行配置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式全數(shù)字的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航仿真方法，其特征在于，步驟(1c)中所述的對(duì)流層延遲參數(shù)是指，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所處的地面氣壓、地面濕度、相對(duì)濕度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式全數(shù)字的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航仿真方法，其特征在于，步驟(4a)中所述的計(jì)算每個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的對(duì)流層延遲值對(duì)流層延遲模型是指從以下三種模型中任選一種模型完成計(jì)算對(duì)流層延遲值：

第一種，對(duì)流層延遲霍普菲爾德模型：

$\mathrm{\Δ}s=\frac{Kd}{sin\sqrt{E^2+6.25}}+\frac{Kw}{sin\sqrt{E^2+2.25}}$

其中，Δs表示對(duì)流層延遲值，Kd表示天頂方向干分量延遲，sin(·)表示正弦操作，表示開平方操作，E表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳播路徑高度角，Kw表示天頂方向濕分量延遲；

第二種，對(duì)流層延遲薩斯塔莫寧模型：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}s=\frac{0.002277}{\sin \left(E+\frac{{16}^{\′\′}}{Ts}\left(Ps+\frac{4810}{Ts}es\right)\cot E\right)}\[Ps+\left(\frac{1255}{Ts}+0.05\right)\\ \×es-\frac{1.16-0.15\×{10}^{-3}hs+0.716\×{10}^{-8}{\mathrm{hs}}^2}{{\tan }^{2}E}\]\end{array}$

其中，Δs表示對(duì)流層延遲值，sin(·)表示正弦操作，E表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳播路徑高度角，Ts表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站的絕對(duì)溫度，Ps表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站氣壓，es表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站水汽壓，cot(·)表示余切操作，hs表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站高度，tan(·)表示正切操作，(·)″表示角度單位秒；

第三種，對(duì)流層延遲勃蘭克模型：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}s=Kd\[\sqrt{1-{\left(\frac{\cos E}{1+(1-1_0)\frac{hd}{r}}\right)}^2}-\frac{1.92}{E^2+0.6}\]\\ +Kw\[\sqrt{1-{\left(\frac{\cos E}{1+(1-l_0)\frac{hw}{r}}\right)}^2}-\frac{1.92}{E^2+0.6}\]\end{array}$

其中，Δs表示對(duì)流層延遲值，Kd表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站的垂直地平面向上方向干分量延遲，表示開平方操作，cos(·)表示余弦操作，E表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳播路徑高度角，hd表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站的干大氣頂高，r表示地球半徑，Kw表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站的垂直地平面向上方向濕分量延遲，hw表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站的濕大氣頂高。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式全數(shù)字的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航仿真方法，其特征在于，步驟(4b)中所述的克羅布歇電離層延遲模型如下：

其中，T表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站的電離層延遲值，T′表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航地面站的電離層天頂延遲值，E表示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳播路徑高度角，(·)°表示角度單位的符號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式全數(shù)字的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航仿真方法，其特征在于，步驟(6b)中所述的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)捕獲每個(gè)帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的步驟如下：

第1步，將本地載波發(fā)生器的頻率設(shè)置為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的中頻載波頻率，本地偽碼器的碼偏設(shè)置為0，中頻信號(hào)的頻率范圍設(shè)置為11.993MHz到12.007MHz，碼偏范圍設(shè)置為0到2046，頻率步長設(shè)置為500Hz，碼偏步長設(shè)置為1；

第2步，用本地載波發(fā)生器生成的正弦載波信號(hào)乘以帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，將相乘結(jié)果通過低通濾波器濾波后，得到同相支路信號(hào)；

第3步，用本地載波發(fā)生器生成的余弦載波信號(hào)乘以帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，將相乘結(jié)果通過低通濾波器濾波后，得到正交支路信號(hào)；

第4步，將同相支路的信號(hào)作為復(fù)信號(hào)的實(shí)部，正交支路的信號(hào)作為復(fù)信號(hào)虛部；

第5步，對(duì)本地偽碼器的偽碼做傅里葉變換后取共軛，得到偽碼的頻域共軛信號(hào)；

第6步，對(duì)復(fù)信號(hào)做快速傅里葉變換后乘以偽碼的頻域共軛信號(hào)，再對(duì)其做傅里葉逆變換，得到輸出信號(hào)；

第7步，判斷輸出信號(hào)的最大值除以輸出信號(hào)的第二大值是否大于2.5，若是，則捕獲成功，執(zhí)行第8步，否則，執(zhí)行第9步；

第8步，記錄捕獲成功時(shí)的本地載波發(fā)生器的載波頻率、本地偽碼器的碼偏；

第9步，判斷是否搜索完所有的碼相位，若是，執(zhí)行第11步，否則，執(zhí)行第10步；

第10步，調(diào)整本地偽碼器的碼偏增加一個(gè)碼偏步長，執(zhí)行第2步；

第11步，判斷是否搜索完所有的頻率，若是，結(jié)束捕獲，否則，執(zhí)行第12步；

第12步，調(diào)整本地載波發(fā)生器的頻率增加一個(gè)頻率步長，執(zhí)行第2步。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式全數(shù)字的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航仿真方法，其特征在于，步驟(6d)中所述的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)跟蹤帶碼偏的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的步驟如下：

第1步，設(shè)置本地偽碼發(fā)生器的碼偏為捕獲到的碼偏，本地載波發(fā)生器的頻率為捕獲到的載波頻率，本地偽碼發(fā)生器的碼偏為捕獲到的碼偏，指定碼周期數(shù)范圍為1到100；

第2步，利用超前-滯后偽碼跟蹤算法，將輸入的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)乘以本地振蕩器的正弦載波和余弦載波，分別得到同相支路信號(hào)、正交支路信號(hào)；

第3步，用同相支路信號(hào)、正交支路信號(hào)分別乘以基帶信號(hào)中的超前支路信號(hào)、即時(shí)碼支路信號(hào)、滯后支路信號(hào)，得到同相超前支路信號(hào)、同相即時(shí)支路信號(hào)、同相滯后支路信號(hào)、正交超前支路信號(hào)、正交即時(shí)支路信號(hào)、正交滯后支路信號(hào)的六路信號(hào)；

第4步，將六路信號(hào)分別通過積分清零處理，得到同相超前積分清零支路信號(hào)、同相即時(shí)積分清零支路信號(hào)、同相滯后積分清零支路信號(hào)、正交超前積分清零支路信號(hào)、正交即時(shí)積分清零支路信號(hào)、正交滯后積分清零支路信號(hào)6個(gè)積分清零后的支路信號(hào)；

第5步，按照下式，計(jì)算本地偽碼發(fā)生器的碼偏：

$D=\frac{\sqrt{({\mathrm{IE}}^2+{\mathrm{QE}}^2)-({\mathrm{IL}}^2+{\mathrm{QL}}^2)}}{\sqrt{({\mathrm{IE}}^2+{\mathrm{QE}}^2)+({\mathrm{IL}}^2+{\mathrm{QL}}^2)}}$

code＝code′+75.8925×(D-D′)+0.1432×D

其中，D表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的本地偽碼和輸入信號(hào)偽碼的相位差，表示開平方操作，IE表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的同相超前積分清零支路信號(hào)，IL表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的同相滯后積分清零支路信號(hào)，QE表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的正交超前積分清零支路信號(hào)，QL表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的正交滯后積分清零支路信號(hào)，code表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的本地偽碼碼偏，code′表示上一指定碼周期數(shù)的本地偽碼碼偏，D′表示上一個(gè)指定碼周期數(shù)的本地偽碼和上一個(gè)指定碼周期數(shù)的輸入信號(hào)偽碼的相位差；

第6步，按照下式，計(jì)算本地載波的載波頻率：

$\mathrm{\ω}=arctan\frac{QP}{IP}$

carr＝carr′+317.183×(ω-ω′)+ω×12.8588

其中，ω表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的本地載波與輸入信號(hào)載波的相位差，arctan(·)表示反正切操作，QP表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的正交超前積分清零支路信號(hào)，IP表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的同相滯后積分清零支路信號(hào)，carr表示當(dāng)前指定碼周期數(shù)的本地載波頻率，carr′表示上一個(gè)指定碼周期數(shù)的本地載波頻率，ω′表示上一個(gè)指定碼周期數(shù)的本地載波與輸入信號(hào)載波的相位差；

第7步，判斷當(dāng)前的指定碼周期數(shù)是否在指定碼周期數(shù)范圍內(nèi)，若是，執(zhí)行第2步，否則，執(zhí)行第8步；

第8步，判斷當(dāng)前的同相即時(shí)積分清零支路信號(hào)是大于0，若是，輸出導(dǎo)航電文為0，否則，輸出導(dǎo)航電文為1。