CN106483534B - 一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法。本发明的步骤为：(1)初始化；(2)发送导航电文、场景信息；(3)生成北斗卫星导航信号；(4)生成带码偏的北斗卫星导航信号；(5)判断4个北斗卫星导航卫星是否均生成带码偏的北斗卫星导航信号，若是，执行步骤(6)，否则，执行步骤(3)；(6)获取北斗卫星导航的卫星伪距和卫星坐标；(7)确定北斗卫星导航接收机的经度、纬度、高度。本发明实现了北斗卫星导航信号的仿真，能对比不同对流层延迟模型的定位效果对于定位误差的影响。

Description

一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及导航系统仿真技术领域中一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法。本发明利用系统仿真技术方法，可以实现北斗卫星导航仿真方法运作的整个流程，并能观察各个模块的动态运行状况。

背景技术

由于导航卫星系统的竞争日益激烈，为了能够进行整个导航卫星系统的指标分析，同时更好的展示出科研能力，为导航卫星的未来发展争取到有利位置，因此需要一个价格低廉且仿真效果较好的全数字的北斗卫星导航仿真方法。

刘刚在其发表的论文“导航卫星有效载荷软件仿真系统的研究与实现”(西安电子科技大学硕士学位论文2014年12月)中公开了一种利用VC++构建了一个导航卫星系统的仿真方法。该导航卫星的仿真方法包括：监控台控制模块、地面站信号注入模块、上行信道传输模块、载荷卫星模块、下行信道传输模块以及地面接收机模块。该方法模拟实际GPS导航仿真运行的整个流程，监控台控制整个仿真方法的运行，地面站将导航信息发送到导航卫星，再由卫星发送到接收机，最后接收机解算得到定位坐标。该导航卫星系统的仿真方法存在的不足之处是：第一，该方法仅能仿真GPS卫星导航信号，不能实现北斗卫星导航信号的仿真，无法对北斗卫星导航信号的仿真研究。第二，该方法仅采用一种对流层延时模型进行仿真而无法对比分析定位结果的缺点，不能对比不同对流层延迟模型的定位效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，通过初始化，发送导航电文、场景信息，生成北斗导航信号，生成带码偏的北斗导航信号，获取卫星坐标，确定北斗卫星导航接收机的经度、纬度、高度，实现了整个北斗卫星导航仿真方法的运行流程。

本发明是基于一个北斗卫星导航监控台模块、一个北斗卫星导航地面站模块、一个北斗卫星导航上行环境模块、四个北斗卫星导航卫星模块、一个北斗卫星导航下行环境模块、一个北斗卫星导航接收机模块实现的，具体步骤如下：

(1)初始化：

(1a)根据实际北斗卫星所在的轨道，给4个北斗卫星导航卫星分别配置各自的6个轨道参数；

(1b)根据北斗卫星导航地面站所处的大气环境，配置电离层延迟参数；

(1c)根据北斗卫星导航地面站所处的大气环境，配置对流层延迟的模型与对流层延迟参数；

(1d)加载仿真场景，通过卫星工具包插件的命令获取场景中的场景信息，按每个卫星的坐标，分别生成对应的4个导航电文；

(1e)分别对北斗卫星导航监控台模块、北斗卫星导航地面站模块、北斗卫星导航上行环境模块、四个北斗卫星导航卫星模块、北斗卫星导航下行环境模块、北斗卫星导航接收机模块配置各自模块所在计算机的IP地址，将所有模块加入北斗卫星导航监控台的仿真联邦；

(2)发送导航电文、场景信息：

(2a)北斗卫星导航监控台，将4个导航电文打包发送给北斗卫星导航地面站，北斗卫星导航地面站将4个导航电文打包发送给北斗卫星导航上行环境，北斗卫星导航上行环境将4个导航电文分别发送给其对应北斗卫星导航卫星；

(2b)北斗卫星导航监控台将对流层延迟模型与参数、电离层延迟参数和仿真场景获得的4个北斗卫星导航卫星各自的卫星伪距、卫星速度同时发送给北斗卫星导航上行环境和北斗卫星导航下行环境；

(3)生成北斗卫星导航信号：

按照实际北斗卫星采用的调制方式，将每个导航电文分别生成与其北斗卫星导航卫星对应的仿真的北斗卫星导航信号，并保存到北斗卫星导航信号的矩阵中；

(4)生成带码偏的北斗卫星导航信号：

(4a)使用对流层延迟模型，分别计算每个北斗卫星导航信号的对流层延迟值；

(4b)使用克罗布歇电离层延迟模型，分别计算每个北斗卫星导航信号的电离层延迟值；

(4c)用每个北斗卫星导航的卫星伪距分别除以光速，得到每个北斗卫星导航卫星的伪距延迟值；

(4d)对每个北斗卫星导航卫星各自的对流层延迟值、电离层延迟值、伪距延迟值分别求和，得到每个北斗卫星导航信号的总延迟值；

(4e)按照下式，分别计算每个北斗卫星导航的码偏：

其中，表示第k个北斗卫星导航的码偏，k的取值范围为{1,2,3,4}，t_k表示第k个北斗卫星导航的总延迟值，m_k表示第k个北斗卫星导航信号的矩阵长度，[·]表示取整操作；

(4f)将每个北斗卫星导航信号的矩阵平移一个码偏，得到每个带码偏的北斗卫星导航信号；

(5)判断4个北斗卫星导航卫星是否均生成带码偏的北斗卫星导航信号，若是，执行步骤(6)，否则，执行步骤(3)；

(6)获取北斗卫星导航的卫星伪距和卫星坐标：

(6a)将4个带码偏北斗卫星导航信号的矩阵按矩阵加法运算，得到带码偏北斗卫星导航总信号的矩阵；

(6b)北斗卫星导航接收机捕获每个带码偏的北斗卫星导航信号，按照下式计算每个北斗卫星导航卫星的卫星伪距：

其中，ρ,_r表示北斗卫星导航接收机计算出的第r个北斗卫星导航卫星的卫星伪距，r的取值范围为{1,2,3,4}，表示北斗卫星导航接收机捕获的第r个北斗卫星导航信号的码偏，m_r表示第r个北斗卫星导航信号的矩阵长度，c表示光速；

(6c)设置跟踪仿真步范围为1到3000；

(6d)北斗卫星导航接收机跟踪带码偏的北斗卫星导航总信号，经跟踪得到每个北斗卫星导航卫星当前仿真步的导航电文；

(6e)判断是否获得4个北斗卫星导航卫星的所有仿真步导航电文，若是，执行步骤(6f)，否则，执行步骤(6d)；

(6f)从每个二进制值的导航电文中，依次提取三段二进制值，将所提取的三段二进制值分别转换为十进制值，将三段十进制值依次作为与其对应的北斗卫星导航卫星的x轴坐标、y轴坐标、z轴坐标；

(7)确定北斗卫星导航接收机的经度、纬度、高度：

(7a)利用当前各北斗卫星导航的卫星所处位置的三维坐标、各北斗卫星导航的卫星与北斗卫星导航接收机的伪距，分别计算北斗卫星导航接收机的x坐标、y坐标、z坐标：

其中，ρ_i表示第i个北斗卫星导航的卫星到北斗卫星导航接收机的伪距，i的取值范围为{1,2,3,4}，表示开平方操作，x_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的x坐标，x_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标，y_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的y坐标，y_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的y坐标，z_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的z坐标，z_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的z坐标，b_u表示北斗卫星导航接收机时钟偏差，c表示光速；

(7b)用当前北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标、y坐标、z坐标，分别计算北斗卫星导航接收机所处位置的经度、纬度、高度：

其中，L表示北斗卫星导航接收机所处位置的经度，arctan(·)表示反正切操作，y_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的y坐标，x_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标，B表示北斗卫星导航接收机所处位置的纬度，z_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的z坐标，N表示地球椭球面卯酉圈的曲率半径，H表示北斗卫星导航接收机所处位置的高度，表示开平方操作，e表示地球的第一偏心率，cos(·)表示余弦操作。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，由于本发明中按照实际北斗卫星采用的调制方式，仿真生成北斗卫星导航信号，克服了现有技术中仅能仿真GPS卫星导航信号的缺点，使得本发明仿真的卫星导航信号更加丰富，有利于对北斗卫星导航信号的仿真研究。

第二，由于本发明中用配置的对流层延时模型计算北斗卫星导航信号的对流层延迟，克服了现有技术中仅采用一种对流层延时模型进行仿真而无法对比分析定位结果的缺点，使得本发明能对比不同对流层延迟模型的定位效果，有利于研究不同对流层延迟模型对于定位误差的影响。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明方法做进一步的描述。

本发明的基于一个北斗卫星导航监控台模块、一个北斗卫星导航地面站模块、一个北斗卫星导航上行环境模块、四个北斗卫星导航卫星模块、一个北斗卫星导航下行环境模块、一个北斗卫星导航接收机模块实现的。

步骤1.初始化。

(1a)根根据实际北斗卫星所在的轨道，给4个北斗卫星导航卫星分别配置各自的6个轨道参数。

所述的6个轨道参数是指，半长轴、偏心率、倾角、近地点幅角、升交点赤经和平近点角。

(1b)根据北斗卫星导航地面站所处的大气环境，配置电离层延迟参数。

(1c)根据北斗卫星导航地面站模块所处的大气环境，配置对流层延时的模型与参数。

所述的配置的对流层延迟的模型是指，从霍普菲尔德Hopfield模型、萨斯塔莫宁Saastamoinen模型、勃兰克Black模型中任选其中一种模型进行配置。

所述的对流层延迟参数是指，北斗卫星导航接收机所处的地面气压、地面湿度、相对湿度。

(1d)加载仿真场景，通过卫星工具包插件的命令获取场景中的场景信息，按每个卫星的坐标，分别生成对应的4个导航电文。

(1e)分别对北斗卫星导航监控台模块、北斗卫星导航地面站模块、北斗卫星导航上行环境模块、四个北斗卫星导航卫星模块、北斗卫星导航下行环境模块、北斗卫星导航接收机模块配置各自模块所在计算机的IP地址，将所有模块加入北斗卫星导航监控台的仿真联邦。

步骤2.发送导航电文、场景信息。

(2a)北斗卫星导航监控台，将4个导航电文打包发送给北斗卫星导航地面站，北斗卫星导航地面站将4个导航电文打包发送给北斗卫星导航上行环境，北斗卫星导航上行环境将4个导航电文分别发送给其对应北斗卫星导航卫星。

(2b)北斗卫星导航监控台将对流层延迟模型与参数、电离层延迟参数和仿真场景获得的4个北斗卫星导航卫星各自的卫星伪距、卫星速度同时发送给北斗卫星导航上行环境和北斗卫星导航下行环境。

步骤3.生成北斗卫星导航信号。

按照实际北斗卫星采用的调制方式，将每个导航电文分别生成与其北斗卫星导航卫星对应的仿真的北斗卫星导航信号，并保存到北斗卫星导航信号的矩阵中。

步骤4.生成带码偏的北斗卫星导航信号。

(4a)使用对流层延迟模型，分别计算每个北斗卫星导航信号的对流层延迟值。

所述对流层延迟模型是指从以下三种模型中任选的一种模型：

第一种，对流层延迟霍普菲尔德Hopfield模型：

其中，Δs表示对流层延迟值，Kd表示天顶方向干分量延迟，sin(·)表示正弦操作，表示开平方操作，E表示北斗卫星导航信号传播路径高度角，Kw表示天顶方向湿分量延迟；

第二种，对流层延迟萨斯塔莫宁Saastamoinen模型：

其中，Δs表示对流层延迟值，sin(·)表示正弦操作，E表示北斗卫星导航信号传播路径高度角，T_S表示北斗卫星导航地面站的绝对温度，P_S表示北斗卫星导航地面站气压，es表示北斗卫星导航地面站水汽压，cot(·)表示余切操作，hs表示北斗卫星导航地面站高度，tan(·)表示正切操作，(·),,表示角度单位秒；

第三种，对流层延迟勃兰克Black模型：

其中，Δs表示对流层延迟值，Kd表示北斗卫星导航地面站的垂直地平面向上方向干分量延迟，表示开平方操作，cos(·)表示余弦操作，E表示北斗卫星导航信号传播路径高度角，hd表示北斗卫星导航地面站的干大气顶高，r表示地球半径，Kw表示北斗卫星导航地面站的垂直地平面向上方向湿分量延迟，hw表示北斗卫星导航地面站的湿大气顶高。

(4b)使用克罗布歇电离层延迟模型，分别计算每个北斗卫星导航信号的电离层延迟值。

所述的克罗布歇电离层延迟模型如下：

其中，T表示北斗卫星导航地面站的电离层延迟值，T,表示北斗卫星导航地面站的电离层天顶延迟值，E表示北斗卫星导航信号传播路径高度角，(·)°表示角度单位的符号。

(4c)用每个北斗卫星导航的卫星伪距分别除以光速，得到每个北斗卫星导航卫星的伪距延迟值。

(4d)对每个北斗卫星导航卫星各自的对流层延迟值、电离层延迟值、伪距延迟值分别求和，得到每个北斗卫星导航信号的总延迟值。

(4e)按照下式，分别计算每个北斗卫星导航的码偏：

其中，表示第k个北斗卫星导航的码偏，k的取值范围为{1,2,3,4}，t_k表示第k个北斗卫星导航的总延迟值，m_k表示第k个北斗卫星导航信号的矩阵长度，[·]表示取整操作。

(4f)将每个北斗卫星导航信号的矩阵平移一个码偏，得到每个带码偏的北斗卫星导航信号。

步骤5.判断4个北斗卫星导航卫星是否均生成带码偏的北斗卫星导航信号，若是，执行步骤6，否则，执行步骤3。

步骤6.获取北斗卫星导航的卫星伪距和卫星坐标。

(6a)将4个带码偏北斗卫星导航信号的矩阵按矩阵加法运算，得到带码偏北斗卫星导航总信号的矩阵。

(6b)北斗卫星导航接收机捕获每个带码偏的北斗卫星导航信号，按照下式计算每个北斗卫星导航卫星的卫星伪距：

其中，ρ’_r表示北斗卫星导航接收机计算出的第r个北斗卫星导航卫星的卫星伪距，r的取值范围为{1,2,3,4}，表示北斗卫星导航接收机捕获的第r个北斗卫星导航信号的码偏，m_r表示第r个北斗卫星导航信号的矩阵长度，c表示光速。

所述的北斗卫星导航接收机捕获每个带码偏的北斗卫星导航信号的步骤如下：

第1步，将本地载波发生器的频率设置为北斗卫星导航信号的中频载波频率，本地伪码器的码偏设置为0，中频信号的频率范围设置为11.993MHz到12.007MHz，码偏范围设置为0到2046，频率步长设置为500Hz，码偏步长设置为1；

第2步，用本地载波发生器生成的正弦载波信号乘以带码偏的北斗卫星导航信号，将相乘结果通过低通滤波器滤波后，得到同相支路信号；

第3步，用本地载波发生器生成的余弦载波信号乘以带码偏的北斗卫星导航信号，将相乘结果通过低通滤波器滤波后，得到正交支路信号；

第4步，将同相支路的信号作为复信号的实部，正交支路的信号作为复信号虚部；

第5步，对本地伪码器的伪码做傅里叶变换后取共轭，得到伪码的频域共轭信号；

第6步，对复信号做快速傅里叶变换后乘以伪码的频域共轭信号，再对其做傅里叶逆变换，得到输出信号；

第7步，判断输出信号的最大值除以输出信号的第二大值是否大于2.5，若是，则捕获成功，执行第8步，否则，执行第9步；

第8步，记录捕获成功时的本地载波发生器的载波频率、本地伪码器的码偏；

第9步，判断是否搜索完所有的码相位，若是，执行第11步，否则，执行第10步；

第10步，调整本地伪码器的码偏增加一个码偏步长，执行第2步；

第11步，判断是否搜索完所有的频率，若是，结束捕获，否则，执行第12步；

第12步，调整本地载波发生器的频率增加一个频率步长，执行第2步。

(6c)设置跟踪仿真步范围为1到3000。

(6d)北斗卫星导航接收机跟踪带码偏的北斗卫星导航总信号，经跟踪得到每个北斗卫星导航卫星当前仿真步的导航电文。

所述的北斗卫星导航接收机跟踪带码偏的北斗卫星导航总信号的步骤如下：

第1步，设置本地伪码发生器的码偏为捕获到的码偏，本地载波发生器的频率为捕获到的载波频率，指定码周期数范围为1到100；

第2步，利用超前-滞后伪码跟踪算法，将输入的带码偏的北斗卫星导航总信号乘以本地振荡器的正弦载波和余弦载波，分别得到同相支路信号、正交支路信号；

第3步，用同相支路信号、正交支路信号分别乘以基带信号中的超前支路信号、即时码支路信号、滞后支路信号，得到同相超前支路信号、同相即时支路信号、同相滞后支路信号、正交超前支路信号、正交即时支路信号、正交滞后支路信号的六路信号；

第4步，将六路信号分别通过积分清零处理，得到同相超前积分清零支路信号、同相即时积分清零支路信号、同相滞后积分清零支路信号、正交超前积分清零支路信号、正交即时积分清零支路信号、正交滞后积分清零支路信号6个积分清零后的支路信号；

第5步，按照下式，计算本地伪码发生器的码偏：

code＝code’+75.8925×(D-D’)+0.1432×D

其中，D表示当前指定码周期数的本地伪码和输入信号伪码的相位差，表示开平方操作，IE表示当前指定码周期数的同相超前积分清零支路信号，IL表示当前指定码周期数的同相滞后积分清零支路信号，QE表示当前指定码周期数的正交超前积分清零支路信号，QL表示当前指定码周期数的正交滞后积分清零支路信号，code表示当前指定码周期数的本地伪码码偏，code,表示上一指定码周期数的本地伪码码偏，D,表示上一个指定码周期数的本地伪码和上一个指定码周期数的输入信号伪码的相位差；

第6步，按照下式，计算本地载波的载波频率：

carr＝carr’+317.183×(ω-ω’)+ω×12.8588

其中，ω表示当前指定码周期数的本地载波与输入信号载波的相位差，arctan(·)表示反正切操作，QP表示当前指定码周期数的正交超前积分清零支路信号，IP表示当前指定码周期数的同相滞后积分清零支路信号，carr表示当前指定码周期数的本地载波频率，carr’表示上一个指定码周期数的本地载波频率，ω’表示上一个指定码周期数的本地载波与输入信号载波的相位差；

第7步，判断当前的指定码周期数是否在指定码周期数范围内，若是，执行第2步，否则，执行第8步；

第8步，判断当前的同相即时积分清零支路信号是大于0，若是，输出导航电文为0，否则，输出导航电文为1。

(6e)判断是否获得4个北斗卫星导航卫星的所有仿真步导航电文，若是，执行步骤(6f)，否则，执行步骤(6d)。

(6f)从每个二进制值的导航电文中，依次提取三段二进制值，将所提取的三段二进制值分别转换为十进制值，将三段十进制值依次作为与其对应的北斗卫星导航卫星的x轴坐标、y轴坐标、z轴坐标。

步骤7.确定北斗卫星导航接收机的经度、纬度、高度。

(7a)利用当前各北斗卫星导航的卫星所处位置的三维坐标、各北斗卫星导航的卫星与北斗卫星导航接收机的伪距，分别计算北斗卫星导航接收机的x坐标、y坐标、z坐标：

其中，ρ_i表示第i个北斗卫星导航的卫星到北斗卫星导航接收机的伪距，i的取值范围为{1,2,3,4}，表示开平方操作，x_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的x坐标，x_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标，y_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的y坐标，y_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的y坐标，z_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的z坐标，z_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的z坐标，b_u表示北斗卫星导航接收机时钟偏差，c表示光速。

(7b)用当前北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标、y坐标、z坐标，分别计算北斗卫星导航接收机所处位置的经度、纬度、高度：

其中，L表示北斗卫星导航接收机所处位置的经度，arctan(·)表示反正切操作，y_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的y坐标，x_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标，B表示北斗卫星导航接收机所处位置的纬度，z_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的z坐标，N表示地球椭球面卯酉圈的曲率半径，H表示北斗卫星导航接收机所处位置的高度，表示开平方操作，e表示地球的第一偏心率，cos(·)表示余弦操作。

Claims (8)

1.一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，该方法是基于一个北斗卫星导航监控台模块、一个北斗卫星导航地面站模块、一个北斗卫星导航上行环境模块、四个北斗卫星导航卫星模块、一个北斗卫星导航下行环境模块、一个北斗卫星导航接收机模块实现的，具体步骤如下：

(1)初始化：

(1a)根据实际北斗卫星所在的轨道，给4个北斗卫星导航卫星分别配置各自的6个轨道参数；

(1b)根据北斗卫星导航地面站所处的大气环境，配置电离层延迟参数；

(1c)根据北斗卫星导航地面站所处的大气环境，配置对流层延迟的模型与对流层延迟参数；

(1d)加载仿真场景，通过卫星工具包插件的命令获取场景中的场景信息，按每个卫星的坐标，分别生成对应的4个导航电文；

(1e)分别对北斗卫星导航监控台模块、北斗卫星导航地面站模块、北斗卫星导航上行环境模块、四个北斗卫星导航卫星模块、北斗卫星导航下行环境模块、北斗卫星导航接收机模块配置各自模块所在计算机的IP地址，将所有模块加入北斗卫星导航监控台的仿真联邦；

(2)发送导航电文、场景信息：

(2a)北斗卫星导航监控台，将4个导航电文打包发送给北斗卫星导航地面站，北斗卫星导航地面站将4个导航电文打包发送给北斗卫星导航上行环境，北斗卫星导航上行环境将4个导航电文分别发送给其对应北斗卫星导航卫星；

(2b)北斗卫星导航监控台将对流层延迟模型与参数、电离层延迟参数和仿真场景获得的4个北斗卫星导航卫星各自的卫星伪距、卫星速度同时发送给北斗卫星导航上行环境和北斗卫星导航下行环境；

(3)生成北斗卫星导航信号：

按照实际北斗卫星采用的调制方式，将每个导航电文分别生成与其北斗卫星导航卫星对应的仿真的北斗卫星导航信号，并保存到北斗卫星导航信号的矩阵中；

(4)生成带码偏的北斗卫星导航信号：

(4a)使用对流层延迟模型，分别计算每个北斗卫星导航信号的对流层延迟值；

(4b)使用克罗布歇电离层延迟模型，分别计算每个北斗卫星导航信号的电离层延迟值；

(4c)用每个北斗卫星导航的卫星伪距分别除以光速，得到每个北斗卫星导航卫星的伪距延迟值；

(4d)对每个北斗卫星导航卫星各自的对流层延迟值、电离层延迟值、伪距延迟值分别求和，得到每个北斗卫星导航信号的总延迟值；

(4e)按照下式，分别计算每个北斗卫星导航的码偏：

其中，表示第k个北斗卫星导航的码偏，k的取值范围为{1,2,3,4}，t_k表示第k个北斗卫星导航的总延迟值，m_k表示第k个北斗卫星导航信号的矩阵长度，[·]表示取整操作；

(4f)将每个北斗卫星导航信号的矩阵平移一个码偏，得到每个带码偏的北斗卫星导航信号；

(5)判断4个北斗卫星导航卫星是否均生成带码偏的北斗卫星导航信号，若是，执行步骤(6)，否则，执行步骤(3)；

(6)获取北斗卫星导航的卫星伪距和卫星坐标：

(6a)将4个带码偏北斗卫星导航信号的矩阵按矩阵加法运算，得到带码偏北斗卫星导航总信号的矩阵；

(6b)北斗卫星导航接收机捕获每个带码偏的北斗卫星导航信号，按照下式计算每个北斗卫星导航卫星的卫星伪距：

其中，ρ′_r表示北斗卫星导航接收机计算出的第r个北斗卫星导航卫星的卫星伪距，r的取值范围为{1,2,3,4}，表示北斗卫星导航接收机捕获的第r个北斗卫星导航信号的码偏，m_r表示第r个北斗卫星导航信号的矩阵长度，c表示光速；

(6c)设置跟踪仿真步范围为1到3000；

(6d)北斗卫星导航接收机跟踪带码偏的北斗卫星导航总信号，经跟踪得到每个北斗卫星导航卫星当前仿真步的导航电文；

(6e)判断是否获得4个北斗卫星导航卫星的所有仿真步导航电文，若是，执行步骤(6f)，否则，执行步骤(6d)；

(6f)从每个二进制值的导航电文中，依次提取三段二进制值，将所提取的三段二进制值分别转换为十进制值，将三段十进制值依次作为与其对应的北斗卫星导航卫星的x轴坐标、y轴坐标、z轴坐标；

(7)确定北斗卫星导航接收机的经度、纬度、高度：

(7a)利用当前各北斗卫星导航的卫星所处位置的三维坐标、各北斗卫星导航的卫星与北斗卫星导航接收机的伪距，分别计算北斗卫星导航接收机的x坐标、y坐标、z坐标：

其中，ρ_i表示第i个北斗卫星导航的卫星到北斗卫星导航接收机的伪距，i的取值范围为{1,2,3,4}，表示开平方操作，x_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的x坐标，x_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标，y_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的y坐标，y_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的y坐标，z_i表示第i个北斗卫星导航的卫星所处位置的z坐标，z_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的z坐标，b_u表示北斗卫星导航接收机时钟偏差，c表示光速；

(7b)用当前北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标、y坐标、z坐标，分别计算北斗卫星导航接收机所处位置的经度、纬度、高度：

其中，L表示北斗卫星导航接收机所处位置的经度，arctan(·)表示反正切操作，y_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的y坐标，x_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的x坐标，B表示北斗卫星导航接收机所处位置的纬度，z_u表示北斗卫星导航接收机所处位置的z坐标，N表示地球椭球面卯酉圈的曲率半径，H表示北斗卫星导航接收机所处位置的高度，表示开平方操作，e表示地球的第一偏心率，cos(·)表示余弦操作。

2.根据权利要求1所述的一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，其特征在于，步骤(1a)中所述的6个轨道参数是指，半长轴、偏心率、倾角、近地点幅角、升交点赤经和平近点角。

3.根据权利要求1所述的一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，其特征在于，步骤(1c)中所述的配置的对流层延迟的模型是指，从霍普菲尔德Hopfield模型、萨斯塔莫宁Saastamoinen模型、勃兰克Black模型中任选其中一种模型进行配置。

4.根据权利要求1所述的一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，其特征在于，步骤(1c)中所述的对流层延迟参数是指，北斗卫星导航接收机所处的地面气压、地面湿度、相对湿度。

5.根据权利要求1所述的一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，其特征在于，步骤(4a)中所述的对流层延迟模型是指从以下三种模型中任选的一种模型：

第一种，对流层延迟霍普菲尔德Hopfield模型：

其中，Δs表示对流层延迟值，Kd表示天顶方向干分量延迟，sin表示正弦操作，表示开平方操作，E表示北斗卫星导航信号传播路径高度角，Kw表示天顶方向湿分量延迟；

第二种，对流层延迟 萨斯塔莫宁Saastamoinen模型：

其中，Δs表示对流层延迟值，sin(·)表示正弦操作，E表示北斗卫星导航信号传播路径高度角，T_S表示北斗卫星导航地面站的绝对温度，P_S表示北斗卫星导航地面站气压，es表示北斗卫星导航地面站水汽压，cot(·)表示余切操作，hs表示北斗卫星导航地面站高度，tan(·)表示正切操作，(·)”表示角度单位秒；

第三种，对流层延迟勃兰克Black模型：

其中，Δs表示对流层延迟值，Kd表示北斗卫星导航地面站的垂直地平面向上方向干分量延迟，表示开平方操作，cos(·)表示余弦操作，E表示北斗卫星导航信号传播路径高度角，hd表示北斗卫星导航地面站的干大气顶高，r表示地球半径，Kw表示北斗卫星导航地面站的垂直地平面向上方向湿分量延迟，hw表示北斗卫星导航地面站的湿大气顶高。

6.根据权利要求1所述的一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，其特征在于，步骤(4b)中所述的克罗布歇电离层延迟模型如下：

其中，T表示北斗卫星导航地面站的电离层延迟值，T’表示北斗卫星导航地面站的电离层天顶延迟值，E表示北斗卫星导航信号传播路径高度角，(·)°表示角度单位的符号。

7.根据权利要求1所述的一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，其特征在于，步骤(6b)中所述的北斗卫星导航接收机捕获每个带码偏的北斗卫星导航信号的步骤如下：

第1步，将本地载波发生器的频率设置为北斗卫星导航信号的中频载波频率，本地伪码器的码偏设置为0，中频信号的频率范围设置为11.993MHz到12.007MHz，码偏范围设置为0到2046，频率步长设置为500Hz，码偏步长设置为1；

第2步，用本地载波发生器生成的正弦载波信号乘以带码偏的北斗卫星导航信号，将相乘结果通过低通滤波器滤波后，得到同相支路信号；

第3步，用本地载波发生器生成的余弦载波信号乘以带码偏的北斗卫星导航信号，将相乘结果通过低通滤波器滤波后，得到正交支路信号；

第4步，将同相支路的信号作为复信号的实部，正交支路的信号作为复信号虚部；

第5步，对本地伪码器的伪码做傅里叶变换后取共轭，得到伪码的频域共轭信号；

第6步，对复信号做快速傅里叶变换后乘以伪码的频域共轭信号，再对其做傅里叶逆变换，得到输出信号；

第7步，判断输出信号的最大值除以输出信号的第二大值是否大于2.5，若是，则捕获成功，执行第8步，否则，执行第9步；

第8步，记录捕获成功时的本地载波发生器的载波频率、本地伪码器的码偏；

第9步，判断是否搜索完所有的码相位，若是，执行第11步，否则，执行第10步；

第10步，调整本地伪码器的码偏增加一个码偏步长，执行第2步；

第11步，判断是否搜索完所有的频率，若是，结束捕获，否则，执行第12步；

第12步，调整本地载波发生器的频率增加一个频率步长，执行第2步。

8.根据权利要求1所述的一种分布式全数字的北斗卫星导航仿真方法，其特征在于，步骤(6d)中所述的北斗卫星导航接收机跟踪带码偏的北斗卫星导航总信号的步骤如下：

第1步，设置本地伪码发生器的码偏为捕获到的码偏，本地载波发生器的频率为捕获到的载波频率，指定码周期数范围为1到100；

第2步，利用超前-滞后伪码跟踪算法，将输入的带码偏的北斗卫星导航总信号乘以本地振荡器的正弦载波和余弦载波，分别得到同相支路信号、正交支路信号；

第3步，用同相支路信号、正交支路信号分别乘以基带信号中的超前支路信号、即时码支路信号、滞后支路信号，得到同相超前支路信号、同相即时支路信号、同相滞后支路信号、正交超前支路信号、正交即时支路信号、正交滞后支路信号的六路信号；

第4步，将六路信号分别通过积分清零处理，得到同相超前积分清零支路信号、同相即时积分清零支路信号、同相滞后积分清零支路信号、正交超前积分清零支路信号、正交即时积分清零支路信号、正交滞后积分清零支路信号6个积分清零后的支路信号；

第5步，按照下式，计算本地伪码发生器的码偏：

code＝code'+75.8925×(D-D')+0.1432×D

其中，D表示当前指定码周期数的本地伪码和输入信号伪码的相位差，表示开平方操作，IE表示当前指定码周期数的同相超前积分清零支路信号，IL表示当前指定码周期数的同相滞后积分清零支路信号，QE表示当前指定码周期数的正交超前积分清零支路信号，QL表示当前指定码周期数的正交滞后积分清零支路信号，code表示当前指定码周期数的本地伪码码偏，code’表示上一指定码周期数的本地伪码码偏，D’表示上一个指定码周期数的本地伪码和上一个指定码周期数的输入信号伪码的相位差；

第6步，按照下式，计算本地载波的载波频率：

carr＝carr’+317.183×(ω-ω’)+ω×12.8588

其中，ω表示当前指定码周期数的本地载波与输入信号载波的相位差，arctan(·)表示反正切操作，QP表示当前指定码周期数的正交即时积分清零支路信号，IP表示当前指定码周期数的同相即时积分清零支路信号，carr表示当前指定码周期数的本地载波频率，carr’表示上一个指定码周期数的本地载波频率，ω’表示上一个指定码周期数的本地载波与输入信号载波的相位差；

第7步，判断当前的指定码周期数是否在指定码周期数范围内，若是，执行第2步，否则，执行第8步；

第8步，判断当前的同相即时积分清零支路信号是大于0，若是，输出导航电文为0，否则，输出导航电文为1。