高效模擬，靈活擴(kuò)展！GNSS模擬器的多實(shí)例應(yīng)用淺析（一）

背景

GNSS是一種成熟的定位導(dǎo)航技術(shù)，廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)和場(chǎng)景。隨著技術(shù)和需求的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一種被稱為“多實(shí)例”的應(yīng)用與測(cè)試方式。

如無(wú)人機(jī)、航空航天和機(jī)器人等領(lǐng)域，開始采用雙天線來(lái)實(shí)現(xiàn)姿態(tài)測(cè)量。這種方法利用兩個(gè)獨(dú)立的GNSS天線來(lái)測(cè)量終端設(shè)備的姿態(tài)，包括俯仰、偏航和橫滾等。通過(guò)測(cè)量信號(hào)到達(dá)兩個(gè)天線的時(shí)間差以及信號(hào)的方位角，可以準(zhǔn)確確定接收器的姿態(tài)，這對(duì)這些行業(yè)而言至關(guān)重要。

在自動(dòng)駕駛、精確定位和測(cè)量測(cè)繪等領(lǐng)域，實(shí)時(shí)差分定位（RTK）的應(yīng)用也日益普及。它要求在一個(gè)場(chǎng)景中建立基準(zhǔn)站和流動(dòng)站，以使用校準(zhǔn)信號(hào)獲取更精確的定位和導(dǎo)航信息。

在這些多天線測(cè)試場(chǎng)景中，需要對(duì)每根天線進(jìn)行同步的模擬和仿真。此外，在測(cè)試行業(yè)和場(chǎng)景中，可能需要協(xié)調(diào)測(cè)試多個(gè)待測(cè)件，并在同一場(chǎng)景中對(duì)每個(gè)待測(cè)件進(jìn)行仿真。由于這兩種測(cè)試需要在同一場(chǎng)景中進(jìn)行，并對(duì)同步、精度和構(gòu)建等方面有相對(duì)嚴(yán)格的要求，因此需要專門的測(cè)試方法和方案，可以將其稱為“多實(shí)例”測(cè)試方案。

面臨的問(wèn)題

針對(duì)這些多實(shí)例測(cè)試場(chǎng)景和方法，目前面臨了一系列問(wèn)題和挑戰(zhàn)：

在評(píng)估自動(dòng)駕駛和駕駛輔助系統(tǒng)時(shí)，GNSS模擬器生成車輛信號(hào)，但是仍需要解決以下問(wèn)題：

1. 車輛如何與其他具有不同軌跡和速度的車輛進(jìn)行互動(dòng)？

2. 如何模擬防撞情況的處理？

3. 如何應(yīng)對(duì)GPS和GNSS信號(hào)拒絕的情況？

這些問(wèn)題直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的安全性。因此，需要考慮進(jìn)行多軌跡與多車輛的GNSS仿真，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確地模擬這些情景。此外，還存在一些單接收器和雙天線配置的應(yīng)用，它們同樣需要利用這種仿真技術(shù)。

另一方面，測(cè)試無(wú)人駕駛飛行器（UAV）如無(wú)人機(jī)也涉及到一系列挑戰(zhàn)：

1. 飛行器如何與其他UAV進(jìn)行交互？不同的交互場(chǎng)景可能會(huì)導(dǎo)致性能差異

2. 如何應(yīng)對(duì)GPS和GNSS信號(hào)拒絕的情況？

3. 如何實(shí)現(xiàn)待測(cè)件的姿態(tài)測(cè)量模擬？

所以需要仿真和測(cè)試這些多個(gè)待測(cè)件之間的交互場(chǎng)景，以更好地理解它們的性能表現(xiàn)。此外，考慮到許多無(wú)人機(jī)應(yīng)用依賴多根天線進(jìn)行定位和導(dǎo)航，還需要獨(dú)立模擬每根天線，實(shí)現(xiàn)更精確的驗(yàn)證效果。

一個(gè)全面的測(cè)試計(jì)劃必須考慮盡可能多的場(chǎng)景，以確保產(chǎn)品的安全性。雖然GNSS模擬器可以模擬所需的GNSS信號(hào)，但模擬多個(gè)RF信號(hào)并不是一項(xiàng)容易的任務(wù)。要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行這種測(cè)試，就必須獨(dú)立地模擬每個(gè)軌跡或每個(gè)天線接收到的信號(hào)，這與將車輛或設(shè)備放置在室外測(cè)試大不相同。

此外在傳統(tǒng)的GNSS仿真測(cè)試方法中，通常需要多臺(tái)GNSS模擬器協(xié)同工作，通過(guò)不同的射頻端口將信號(hào)輸出到多個(gè)天線或待測(cè)設(shè)備，以實(shí)時(shí)模擬不同軌跡的情況。這種多設(shè)備連接的測(cè)試方法，不僅需要采購(gòu)大批量的、價(jià)格高昂的、仿真專用的設(shè)備，還需要工程師花費(fèi)大量時(shí)間做前期的連接，調(diào)試，集成以及封裝。而當(dāng)未來(lái)需求變更的時(shí)候，此類方案卻缺少靈活、快速、高效的升級(jí)與擴(kuò)展能力。

德思特如何解決這個(gè)問(wèn)題

德思特Safran Skydel仿真引擎軟件可以在德思特Safran GSG-8 GNSS模擬器上運(yùn)行，并提供了市場(chǎng)上大多數(shù)模擬器所不具備的——多實(shí)例功能。從一個(gè)主Skydel實(shí)例，可以控制運(yùn)行在同一硬件上的幾個(gè)Skydel從屬實(shí)例，每個(gè)實(shí)例代表一個(gè)獨(dú)立的軌跡、車輛或天線。

德思特Safran Skydel軟件可以輕松啟動(dòng)多次，這本質(zhì)上等于將你購(gòu)買的一個(gè)GNSS模擬器轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)模擬器。這可以用于完成大量“多實(shí)例”的應(yīng)用，即多個(gè)天線、RTK流動(dòng)站和基站、多輛車輛、單個(gè)車輛與多個(gè)干擾等。

迄今為止，德思特Safran是唯一可以做到這一點(diǎn)的仿真提供商，無(wú)需額外購(gòu)買獨(dú)立的軟件，在現(xiàn)有軟件基礎(chǔ)上“復(fù)制”，即可完成多個(gè)獨(dú)立實(shí)例同時(shí)仿真，無(wú)需額外的軟硬件，即可在一個(gè)盒子內(nèi)經(jīng)濟(jì)高效的完成多實(shí)例仿真。

從硬件上講，德思特Safran GSG-8最多可以支持4個(gè)獨(dú)立的射頻輸出端口，因此可以在一個(gè)盒子內(nèi)同時(shí)進(jìn)行最多四條獨(dú)立實(shí)例（車輛、軌跡或來(lái)自一個(gè)設(shè)備的獨(dú)立信號(hào)），此外由于它們運(yùn)行在相同的硬件上，德思特Safran GSG-8也提前為您解決了時(shí)間同步等令人頭痛的問(wèn)題，德思特Safran GSG-8自身提供了誤差只有18ns的同步機(jī)制，滿足大量需要高精時(shí)間同步的需求。

德思特Safran GNSS多實(shí)例模擬方案為測(cè)試人員提供了無(wú)可比擬的控制水平、便利性和靈活性，可以模擬多個(gè)射頻信號(hào)，而不需要購(gòu)買額外的硬件。而如果你需要更多的實(shí)例，由于德思特Safran的COTS硬件驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)，您可以隨時(shí)添加GPU與SDR實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，使之成為世界上最具可擴(kuò)展性、成本效益的多天線仿真解決方案。

以上為德思特Safran GNSS模擬器的多實(shí)例應(yīng)用淺析（一）的主要內(nèi)容，在下一章將為大家介紹多實(shí)例方案的應(yīng)用場(chǎng)景。