在GNSS模擬器技術的持續演進中,Skydel再次邁出重要一步,其最新發布的24.9版本引入了對傳播模型的全面支持。這一創新功能,將平原型、郊區型及城市峽谷型等多路徑傳播環境整合至直觀的用戶界面中,為用戶提供了前所未有的模擬靈活性。
24.9版本的核心亮點,在于其對多種傳播模型的集成。用戶無需復雜設置,即可在圖形界面上輕松選取所需模型,模擬真實環境中車輛在經過不同環境時由于衛星信號被遮擋導致定位偏差的情況。這一改變,不僅拓寬了模擬器的應用場景,也極大地提升了模擬的準確性和實用性。
為了滿足多樣化的測試需求,新版本允許用戶對模擬環境進行深度定制。用戶可以設置的參數有:
開放天空限制參數:用于定義開放天空和多徑區域之間的分界線
障礙限制參數:最用于定義非視距障礙和多徑區域之間的分界線
非視線傳播概率與隨機種子:定義衛星傳輸路徑位于非視距區域內失去視線的概率與隨機分布公式
這些參數的靈活配置,使得模擬場景更加貼近真實世界,為測試提供了更為精確的數據基礎。
一、功能驗證
我們利用GNSS模擬器與接收機驗證這一功能對于定位精度的影響。為了直觀顯示衛星被遮擋的變化,我們配置了一個圓形軌跡,使得車輛做勻速圓周運動。圓周運動中,車頭方向一直在變化,而衛星位置基本不變,我們可以比較直觀的觀測到接收到的衛星信號穩定性。
場景開始時,我們先冷啟動接收機,并使接收機逐漸進入穩定定位狀態,達到穩定輸出位置信息。如下圖
二、添加場景
1.平原地帶
在信號穩定輸出之后,我們為其添加場景,此時默認啟用的場景是Rural,即平原地帶。此時配置中,被遮擋區域為15°以下,15°~20°區域為存在多徑效應與NLOS狀態區域,20°以上均為開放天空,用以模擬我們在平原中基本處于無遮擋的環境。
在此配置下,通過Skydel特有的接收機反饋功能,無需外部設備,我們就可以直觀觀測到GNSS接收機接收到的信號強度、衛星分布等情況。可以看到GNSS信號強度較高,且不會隨著車輛的位置變化引起比較明顯的強度變化。
2.郊區地帶
在幾分鐘后,我們為其添加新場景,啟用的場景是Suburban,即郊區地帶。此時配置中,被遮擋區域為20°以下,20°~40°區域為存在多徑效應與NLOS狀態區域,40°以上均為開放天空,用以模擬我們在郊區或鄉村中有低矮建筑或少量的樓房環境。此時大部分GNSS信號還是可以通過直射到達接收設備,但有部分信號會被樓房與建筑遮擋。
在此配置下,可以看到GNSS信號強度變低,且1-2顆衛星開始不被取信不可用,且開始會隨著車輛的位置變化引起信號強度的變化,但變化還未非常劇烈。
3.城市環境
接下來我們等待幾分鐘后,為其添加新場景,啟用的場景是Urban,即城市環境。此時配置中,被遮擋區域為40°以下,40°~60°區域為存在多徑效應與NLOS狀態區域,60°以上為開放天空,用以模擬我們在城市中高樓密布,遮擋的情況。此時大部分GNSS信號還是都無法通過直射到達接收設備,部分信號會被樓房與建筑遮擋,部分信號可以通過反射達到設備。
在此配置下,可以看到GNSS信號強度變低,且1-2顆衛星開始不被取信不可用,且會隨著車輛的位置變化引起信號強度的劇烈變化。
三、三種環境的差異分析
為了更清晰的看到三種環境對GNSS接收機定位精度的影響,我們使用Skydel的獨特功能:GNSS接收機反饋與仿真差異分析功能來進行直觀對比。
下圖是我們運行20分鐘(1200s)后的差異分析圖——可以看到在廣闊平原模型下,GNSS接收機可以達到比較好的定位精度,僅依靠單星座單頻點(GPS L1C/A)就能達到0.5m左右的定位精度。當我們切換模型至郊區環境后,定位精度開始漂移,在這段時間內,定位精度約1.5m。當我們切換到城市環境后,定位精度進一步漂移,最大誤差約3m。而當我們切換回平原后,且定位精度再次穩定至0.5m以內。
此外,Skydel允許用戶根據技術經驗與相關測試標準,自定義環境變量與數值,實現最貼近測試需求的場景構建。也支持通過多徑效應手動配置的方式,更精細化的實現多徑環境的構建。
通過Skydel GNSS模擬引擎,在無需移動待測件的情況下,可以快速測試設備在不同環境下的定位能力與保持水平。也可以通過Skydel 自動化功能實現遠程一鍵控制與測試,以及自動化流程的生成。高效方便的將環境測試能力嵌入或集成到現有測試架構中,大大簡化測試過程,提高測試效率。
審核編輯 黃宇
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