一种卫星信号态势可视化方法及系统与流程

本发明涉及卫星通信，尤其是一种卫星信号态势可视化方法及系统。

背景技术：

1、卫星信号态势指的是天空中某一特定区域内的卫星信号状况，在这一区域中，接收器能够接收到卫星信号的强度和质量等信息都被包含在卫星信号态势中。多径效应是指卫星信号在经过地面反射、折射和绕射等过程中引起的传播路径多样性，多径效应多发于复杂地形区域，这会导致信号衰减和延迟等问题，对卫星信号的接收和处理产生不利影响。

2、当前的卫星信号态势可视化方法大多基于时间域或频率域信号特征分析，忽略了多径效应对信号的影响。在多径效应下，信号特征如振幅、相位和频率等可能会发生变化，而现有技术中的信号模型通常只考虑单一路径到达的信号，且该路径可能不属于直接传播路径。因此，现有技术无法准确描述信号特征，导致对信号态势的感知不准确不全面，可视化结果出现偏差。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术问题，本发明提供一种卫星信号态势可视化方法及系统，用于解决现有技术对信号态势的感知不准确不全面的技术问题，提高了可视化结果的准确度。

2、根据本技术实施例的一个方面，提供了一种卫星信号态势可视化方法，包括：

3、获取原始卫星信号；

4、确定用于表征与所分类的信号类型相关联的关联特征，所述关联特征包括载噪比、伪距及卫星相关值；

5、根据所述关联特征，通过预先建立的分类模型将所述原始卫星信号分为直接信号和多径信号；

6、提取所述直接信号及所述多径信号的信号特征，并展示所提取的信号特征。

7、在一个可能的实现方式中，所述根据所述关联特征，通过预先建立的分类模型将所述原始卫星信号分为直接信号和多径信号，包括：

8、重复执行以下步骤，直至聚类中心不变，将其偏离程度大于预设阈值的类簇分类为直接信号簇，其余类簇分类为多径信号簇：从包含与所述关联特征对应的特征向量的信号特征样本中，选取至少一个样本作为初始的聚类中心，其中，所述信号特征样本由基于所述关联特征对所述原始卫星信号的标准化处理后得到；计算剩余的各信号特征样本到各所述聚类中心的距离；将剩余的各信号特征样本的数值分配到与其距离最短的聚类中心所在类簇；计算当前聚类中心所在类簇中样本的数值及其平均值，并将该平均值用作新的聚类中心；对当前的信号特征样本的多径误差进行抑制。

9、在一个可能的实现方式中，所述对当前的信号特征样本的多径误差进行抑制，包括：

10、构建多径延迟模型，使利用所述多径延迟模型，去除所述信号特征样本中的多径延迟；和/或，

11、确定码偏移模型，使利用所述码偏移模型去除所述信号特征样本中的噪声。

12、在一个可能的实现方式中，所述构建多径延迟模型，使利用所述多径延迟模型，去除所述信号特征样本中的多径延迟，包括：

13、利用所述多径延迟模型对电离层延迟进行去除；

14、其中，通过公式（1）构建多径延迟模型，具体如下：

15、                （1）

16、为时间戳；为在时间戳为下的多径延迟模型； 表示第一信号波长，表示第二信号波长； 表示在时间戳为下的第一相位观测值，表示在时间戳为下的第二相位观测值； 表示在时间戳为下的第一伪距离观测值；为所述多径延迟模型的模型系数；

17、通过公式（2）定义所述多径延迟模型的模型系数，具体如下：

18、                                                      （2）

19、表示第一信号频率，表示第二信号频率。

20、在一个可能的实现方式中，所述构建多径延迟模型，使利用所述多径延迟模型，去除所述信号特征样本中的多径延迟，包括：

21、通过公式（3）对所述多径延迟模型进行平滑处理，具体如下：

22、  （3）

23、其中，为平滑处理后的多径延迟模型，为多径延迟模型，n为平滑窗口的宽度，为信号接收的起始时间，为信号接收的停止时间；

24、基于平滑处理后的多径延迟模型对模糊度和硬件延迟进行去除。

25、在一个可能的实现方式中，所述确定码偏移模型，使利用所述码偏移模型去除所述信号特征样本中的噪声，包括：

26、通过公式（4）构建码偏移模型，具体如下：

27、                               （4）

28、其中，为第i个天线的仰角，为第i个天线的码偏移模型，为第一码偏移模型系数，为第二码偏移模型系数、为第三码偏移模型系数，为模型噪声；

29、通过公式（5）对所述码偏移模型进行矫正，并利用矫正后的码偏移模型去除所述信号特征样本中的噪声，具体如下：

30、                                   （5）

31、其中，为矫正后的码偏移模型，为第i+1个天线的仰角，为第i+1个天线的码偏移模型；为第一模型参数；为第二模型参数。

32、根据本技术实施例的另一个方面，提供了一种卫星信号态势可视化系统，包括：

33、信号获取模块，用于获取原始卫星信号；

34、特征确定模块，用于确定用于表征与所分类的信号类型相关联的关联特征，所述关联特征包括载噪比、伪距及卫星相关值；

35、多径抑制模块，与所述信号获取模块、所述特征确定模块连接，用于根据所述关联特征，通过预先建立的分类模型将所述原始卫星信号分为直接信号和多径信号；

36、可视化模块，与所述多径抑制模块连接，用于提取所述直接信号及所述多径信号的信号特征，并展示所提取的信号特征。

37、在一个可能的实现方式中，所述多径抑制模块包括分类单元；

38、所述分类单元，用于重复执行以下步骤，直至聚类中心不变，将其偏离程度大于预设阈值的类簇分类为直接信号簇，其余类簇分类为多径信号簇：从包含与所述关联特征对应的特征向量的信号特征样本中，选取至少一个样本作为初始的聚类中心，其中，所述信号特征样本由基于所述关联特征对所述原始卫星信号的标准化处理后得到；计算剩余的各信号特征样本到各所述聚类中心的距离；将剩余的各信号特征样本的数值分配到与其距离最短的聚类中心所在类簇；计算当前聚类中心所在类簇中样本的数值及其平均值，并将该平均值用作新的聚类中心；对当前的信号特征样本的多径误差进行抑制。

39、在一个可能的实现方式中，所述分类单元，包括：

40、电离层延迟去除单元，用于构建多径延迟模型，使利用所述多径延迟模型，去除所述信号特征样本中的电离层延迟；

41、模糊性和硬件延迟去除单元，用于基于所述多径延迟模型，对所述信号特征样本中的模糊性和硬件延迟进行去除；和/或，

42、噪声去除单元，用于确定码偏移模型，使利用所述码偏移模型去除所述信号特征样本中的噪声。

43、在一个可能的实现方式中，所述可视化模块，包括：

44、特征提取单元，用于提取所述直接信号及所述多径信号的信号特征，所述信号特征包括信号强度、信号频率、信号相位、信号振幅、信号倍频及带宽；

45、态势显示单元，连接于所述特征提取单元，用于确定所展示的信号类型对应的显示模式，所述显示模式包括直接信号模式及多径信号模式，使基于所确定的显示模式展示对应的信号特征。

46、本发明的有益效果体现在，通过获取原始卫星信号，确定用于表征与所分类的信号类型相关联的关联特征，所述关联特征包括载噪比、伪距及卫星相关值，继而根据所述关联特征，通过预先建立的分类模型将所述原始卫星信号分为直接信号和多径信号，从而提取所述直接信号及所述多径信号的信号特征，并展示所提取的信号特征，这样充分考虑了信号多径效应对态势可视化的影响，实现有效地准确描述信号特征，解决了现有技术对信号态势的感知不准确不全面的技术问题，提高了对态势感知的准确度，从而提高了可视化结果的准确度。