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德思特干貨 | 借助Skydel和GNSS模擬器創(chuàng)建一顆固定的GNSS衛(wèi)星

來(lái)源:廣州虹科電子科技有限公司   2024年08月13日 10:19  

一、為什么要模擬靜態(tài)的GNSS衛(wèi)星

根據(jù)其應(yīng)用,用戶在模擬靜態(tài)或固定GNSS衛(wèi)星可以有幾個(gè)目標(biāo):


● 多普勒零偏移跟蹤用例:通過(guò)檢測(cè)和追蹤多普勒頻移為零的情況來(lái)進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)用和算法分析;

● 碼型和載波跟蹤循環(huán)設(shè)計(jì)和測(cè)試流程:設(shè)計(jì)和測(cè)試用于跟蹤碼和載波的環(huán)路的過(guò)程;

● CRPA系統(tǒng)型式校準(zhǔn):Controlled Reception Pattern Antenna(可控接收模式天線),通過(guò)控制天線陣列中各個(gè)天線元素的相位和振幅,以實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自不同方向的信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)或抑制的能力,用于對(duì)抗干擾和提高GNSS系統(tǒng)的魯棒性;

● DOP測(cè)量和調(diào)整:Dilution of Precision(精度稀釋),是用于衡量全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)定位精度的指標(biāo)之一;

● 卡爾曼濾波設(shè)計(jì);

對(duì)于接收機(jī)制造商或高級(jí)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō),模擬固定或靜態(tài)衛(wèi)星的能力是一個(gè)有用的工具,他們可以使用其GNSS系統(tǒng)的高級(jí)功能進(jìn)行上述特定測(cè)試。GNSS 接收器通常設(shè)計(jì)用于跟蹤帶有“移動(dòng)衛(wèi)星”的 GNSS 星座,因此當(dāng)星座在模擬器中被視為“固定”時(shí),它們通常無(wú)法實(shí)現(xiàn)完整的解決方案,掌握設(shè)計(jì)對(duì)于此類(lèi)仿真應(yīng)用至關(guān)重要。

本文解釋了如何將一些衛(wèi)星設(shè)置為“固定”的——通過(guò)由Skydel 軟件引擎提供支持的GSG-7或GSG-8來(lái)實(shí)現(xiàn)。



二、使用Skydel創(chuàng)建靜態(tài)衛(wèi)星

GSG-7是基于Skydel GNSS仿真引擎提供的最新定位、導(dǎo)航和授時(shí)測(cè)試解決方案,GSG-7采用比 GSG-8更小的外形尺寸制造;


GSG-8是全面的多端口GNSS模擬引擎,旨在提供最高標(biāo)準(zhǔn)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS) 信號(hào)測(cè)試和傳感器仿真性能。

兩者都使用Skydel軟件引擎,該引擎能夠在模擬過(guò)程中“固定”衛(wèi)星的位置。

您可以使用Skydel 的UI或API調(diào)用兩種不同的模式來(lái)使用Skydel在天空中固定/靜態(tài)衛(wèi)星。當(dāng)然,這兩種選擇在現(xiàn)實(shí)中都是無(wú)法真實(shí)實(shí)現(xiàn)的的,但它為用戶執(zhí)行特定測(cè)量提供恒定的偽距值。




方案一:在仿真期間停止更新衛(wèi)星位置

(1)方法

對(duì)于每個(gè)星座,用戶“強(qiáng)制”每顆衛(wèi)星在不更新其位置的情況下工作。在“Orbits”菜單中,禁用“Update sat. position during simulation(仿真過(guò)程中更新衛(wèi)星位置)”選項(xiàng)以強(qiáng)制此功能處于非活動(dòng)狀態(tài)。



注意:此選項(xiàng)等同于提供固定的偽距。然而,星歷表仍在更新,因此被測(cè)接收機(jī)可能因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)衛(wèi)星距離和導(dǎo)航數(shù)據(jù)之間存在不連貫性而拒絕維護(hù)其導(dǎo)航解決方案以獲得適當(dāng)?shù)腜VT。此功能對(duì)于接收機(jī)制造商或高級(jí)開(kāi)發(fā)人員很有幫助,他們可以使用其GNSS系統(tǒng)的高級(jí)功能進(jìn)行特定測(cè)試。此選項(xiàng)的作用是消除衛(wèi)星上的多普勒頻移,并將衛(wèi)星懸掛在相對(duì)于地球的固定位置。


(2)示例

衛(wèi)星更新時(shí)(正常使用情況):您可以在此處看到所有衛(wèi)星已移動(dòng)(GPS 和 GALILEO);


取消選擇“Update sat. position during simulation(仿真過(guò)程中更新衛(wèi)星位置)”選項(xiàng)后,模擬期間強(qiáng)制衛(wèi)星位置處于非活動(dòng)狀態(tài);


在本例中,我們僅取消選擇GALILEO衛(wèi)星在模擬中更新位置,然后啟動(dòng)模擬。可以通過(guò)上述圖片觀察到:GPS衛(wèi)星移動(dòng)了(綠色),但伽利略衛(wèi)星保持靜止位置(藍(lán)色)。





方案二:將目標(biāo)衛(wèi)星設(shè)置為對(duì)地靜止衛(wèi)星

(1)方法

對(duì)于每個(gè)星座,用戶強(qiáng)制衛(wèi)星工作在對(duì)地靜止模式;從Orbit菜單中,勾選“Geostationary(對(duì)地靜止)”啟用對(duì)地靜止模式,用戶需要在以下字段中為每顆選定為對(duì)地靜止衛(wèi)星的衛(wèi)星提供經(jīng)度。此時(shí)你會(huì)注意到,軌道參數(shù)會(huì)自動(dòng)更改以反映地球同步軌道,且參數(shù)將為只讀。


注意:在對(duì)地靜止模式下,默認(rèn)情況下所有衛(wèi)星將放置在相同的緯度和經(jīng)度。您可以將第一顆衛(wèi)星設(shè)置在將模擬車(chē)輛的精確經(jīng)度處,并將其他衛(wèi)星設(shè)置在不同的經(jīng)度偏移處,以避免所有衛(wèi)星都放置在同一位置。這將允許您在測(cè)試期間通過(guò)更改配置(影響DO 值)來(lái)調(diào)整位置精度。


(2)示例

從具有6個(gè)GPS+6個(gè)GALILEO衛(wèi)星的場(chǎng)景開(kāi)始。


我們僅將GPS衛(wèi)星更改為對(duì)地靜止衛(wèi)星(GALILEO 衛(wèi)星保持正常模式),并更改了5顆GPS衛(wèi)星的經(jīng)度值,以在天空中分布星座,完成效果圖上右圖。


注意:此選項(xiàng)有以下副作用需要考慮:

● 衛(wèi)星距離將為GEO(36000公里),而不是GNSS星座(約20000公里)。因此,需要相應(yīng)地調(diào)整功率水平。(例如:禁用直接信號(hào)模型、天線方向圖調(diào)整等)

● 所有衛(wèi)星都將位于赤道上的同一位置。可以通過(guò)菜單更改經(jīng)度,但許多接收機(jī)由于衛(wèi)星配置導(dǎo)致的DOP值不好而難以最終確定PVT(如上面的提示中所述)。

可以將固定衛(wèi)星+其他地方的一些其他移動(dòng)衛(wèi)星組合起來(lái)(請(qǐng)注意,它們也會(huì)開(kāi)始移動(dòng))。



三、結(jié)論

這個(gè)功能提供了許多優(yōu)勢(shì),并且可以在SKYDEL模擬器上輕松配置,但建議僅供接收機(jī)制造商或高級(jí)開(kāi)發(fā)人員使用,他們可以訪問(wèn)其GNSS系統(tǒng)的高級(jí)功能。


將GNSS衛(wèi)星設(shè)置為“固定”對(duì)于接收機(jī)制造商或具有深入訪問(wèn)其GNSS系統(tǒng)高級(jí)功能的高級(jí)開(kāi)發(fā)人員非常有用。當(dāng)然,模擬這種情況不僅是一種不現(xiàn)實(shí)的GNSS運(yùn)動(dòng),而且與GNSS模擬器的主要目的相悖。然而,Skydel的靈活性使得這種能力成為可能,有時(shí)操作者需要固定衛(wèi)星模擬來(lái)確保在測(cè)試或模擬期間保持相同的位置或?qū)⒁恍肮潭ā毙l(wèi)星與移動(dòng)衛(wèi)星結(jié)合使用。無(wú)論選擇哪種選項(xiàng),Skydel GNSS模擬引擎都提供了一個(gè)創(chuàng)造這些場(chǎng)景(無(wú)論是真實(shí)還是虛構(gòu))的創(chuàng)新和靈活的環(huán)境。



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