标签: GNSS仿真

随着技术的迭代更新，GPS/GNSS模拟技术也在不断发展进步。在过去，想要进行GNSS仿真基本上只有一种选择：使用固定式或分配式的硬件进行模拟。而如今，带来颠覆性创新的新型软件定义架构正在迅速取代传统的定制架构，这种独特、创新的方法也为GNSS模拟的未来带来了更多可能性。那么这两者之间有什么区别呢？ 使用固定式或分配式的硬件进行模拟： 使用固定式或分配式的硬件进行模拟的方法一般仅适用于小批量生产的定制硬件，虽然很常见，但效率低下且不可持续。虽然这一方法已经经过了时间考验，但与此同时也出现了更好的方法可供选择。除了受到应用限制之外，固定式硬件方法的局限性很大，目前仍存在一些问题： 需要长期进行升级，且成本昂贵，同时安装过程繁琐并需要配备额外硬件； 硬件需要按不同的项目需求进行定制； 信号数量受FPGA通道限制； 硬件是定制的，并且只进行小批量生产； 硬件更新常需要五年或更长时间。 使用开放的软件定义架构进行模拟： 借助软件定义的GNSS模拟可以通过快速高效的开发获得最大的可扩展性和灵活性。若后续需要升级最新功能只需要简单的操作，比如进行软件下载和许可软件安装。在GNSS模拟中选择软件定义架构具备更明显的优势，为用户带来最佳价值： 是动态的和面向未来的 以低成本获得高性能 只需购买所需功能，可按需升级更强大的功能 使用量产的高端SDR和GPU，在规模经济中获益 无需专用硬件即可集成干扰信号 可以轻松定制新的以及实验性信号 升级COTS硬件性能来提高系统性能 无需专用硬件即可集成干扰信号 软件定义架构优势对比： 更低的TCO（Total Cost of Ownership） —— 更低的初始系统成本（硬件/软件）和更低的支持成本，这意味着可以将预算用于其他项目、购买多个系统或添加更多软件解决方案。 非专有软件 —— 专用硬件并不具备灵活性，无法从同一平台创建非GNSS信号。纯软件解决方案使用户能够携带自己的设备，从而减少后续需要的硬件和设备扩展。 软件无线电（SDR） —— 软件无线电能够根据测试要求重新进行配置，可以轻松添加或删除信号，也能够轻松进行系统升级。快速的测试设置在提高效率的同时，也能够创建高级应用场景，比如干扰和欺骗等，既不需要额外的硬件配置，也不需要其它的外部设备。 强大的软件 —— 所有测试都在一个稳定、响应迅速、易于使用的单一软件中进行，因此可以花更少的时间进行设置，将更多的时间花在模拟上。 自动化与集成 —— 命令和信息存储在软件中，可以更快地与其他系统进行集成，体验自动化带来的生产力指数级增长。 在选择传统方法与软件定义方法前，可以思考以下几点： 是否担心干扰和欺骗？ 是否需要在测试的同时查看接收机？ 是否需要自动化测试？ 在这些情况下，将模拟器升级为软件定义架构是更好的选择。在当今日益复杂的射频环境中，GNSS设备性能测试是至关重要的。基于软件的仿真平台支持在任何地点使用，可以模拟所有星座、所有频率的所有可见卫星，具有1000Hz的迭代率和超高的动态，随时随地创建并更新场景。高级干扰和欺骗功能允许用户同时模拟多种威胁，自动确定每个信号之间的信号动态。 随着软件无线电技术的飞跃，与传统的基于FPGA的模拟器相比，高级解决方案更加灵活、可扩展、可定制、可升级，具备了顶级GNSS模拟器的性能，以及GPU/SDR架构的经济性和灵活性。具有易于使用的API，包含数百个命令，能够使用Python、C#和C++的开源客户端库构建复杂和可重复的场景。 在一个用户界面中实现所有功能 通过直观的UI和自动化轻松配置 支持所有主要的全球星座和频率 多种API 高级信号定制和场景创建 实时修改变量和参数 无需额外硬件即可集成干扰 IQ文件生成和回放

HiL（Hardware-in-the-Loop）硬件在环仿真测试系统是采用实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象（比如：汽车、航空飞机等设备）的运行状态，以此判断电控模块的性能。虹科Orolia GNSS模拟器带来优秀的HIL仿真测试方案。 Q1：什么是HIL？ 硬件在环（HIL）仿真是一种用于测试导航系统的技术，其中测试前并不知道车辆轨迹。在这种情况下，车辆轨迹被实时馈送到GNSS模拟器。HIL可用于复杂实时系统的开发和测试，如卫星控制系统、军事战术导弹、飞机飞行控制和汽车系统。GNSS模拟器的HIL设置允许用户实时发送真实的车辆轨迹，并生成相应的GNSS射频信号。 上图描绘了一个闭环，其中真实位置传输到系统中，自动驾驶仪应用命令实时影响车辆轨迹。系统中的HIL模拟器和GNSS模拟器造成的附加延迟必须足够小，来保障不会对自动驾驶仪和GNSS接收器性能的测试和测量产生负面影响。 Q2：使用GNSS模拟器时，如何验证HIL仿真性能水平？ 使用时检查HIL模拟性能水平的最佳方法是使用性能图和HIL图，这些都是功能强大的可视化工具，旨在帮助用户验证HIL解决方案是否完全按照预期工作。 Q3：HIL系统延迟是怎样的？ HIL延迟可以减少到10ms。使用时间戳和公共时钟源，延迟是一定存在的。而优秀的性能和HIL选项使之成为优化任何硬件延迟的最佳诊断工具。 Q4：将模拟器集成到HIL环境中需要哪些硬件/软件/组件？ 要将模拟器集成到HIL环境中，需要以下要素： 分布式时钟参考：以确保HIL模拟器上的操作系统和模拟器使用PPS和10MHz在数百微秒内紧密同步； Linux操作系统：对于实时应用程序，建议在Windows上使用Linux，Linux应配置为使用精确时间协议（PTP）将时钟与分布式时钟同步； HIL客户端：这是一个提供简单API的库，虹科Orolia Skydel HIL客户端需要以太网连接，大多数命令使用TCP/IP，真实位置数据使用UDP； 虹科Orolia GSG-8或类似的自定义硬件来运行Skydel，预先配置了Linux以获得最佳性能。 Q5：使用零有效延迟功能时，会将位置推断到未来多远？ 使用先进的技术来利用CPU和GPU的处理能力，其成本仅仅是几毫秒的小延迟，称为引擎延迟。另一个延迟来自HIL模拟器发送接收器轨迹样本的速率和网络延迟本身，推荐HIL模拟器在单独的计算机上运行，为了补偿累积的延迟源，Skydel的经验法则是在未来使用时间偏移进行外推，时间偏移是引擎延迟、HIL采样间隔和网络延迟的总和，由Skydel中的Tjoin参数表示，并由用户进行配置。 Q6：可以禁用轨迹外推吗？ 可以，可以选择提供未来的位置，以便Skydel在采样之间进行插值，而不是实时向模拟器提供当前位置。 Q7：软件是否提供HIL测试选项？ 是的，我们提供可选软件许可证。 Q8：HIL测试与其他解决方案有何不同？ 它具有非常低的延迟，不需要昂贵的附加组件。最重要的是能够通过内置测试功能高效设置时间，该功能可快速识别问题并验证优化性能。HIL图提供了对HIL子系统集成的洞察，并能够找到其他解决方案中未量化和未说明的问题。 Q9：选择模拟器进行HIL测试时，有哪些需要考虑的关键因素？ 添加HIL和GNSS模拟器后增加的可接受延迟 HIL模拟器位置更新率 HIL设置时钟源 可用数据（时间、位置、速度、姿态、角速度等） Q10：使用HIL选项有哪些优势？ 零有效延迟：推断位置以补偿延迟 使用速度和加速度的外推 延迟减少到10ms 显示系统性能的新图表