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gnssSensor

Simule GNSS para generar lecturas de posición y velocidad.

Descripción

El gnssSensor System object™ simula un sistema global de navegación por satélite (GNSS) para generar lecturas de posición y velocidad basadas en datos locales de posición y velocidad. El objeto calcula las posiciones y velocidades de los satélites basándose en el tiempo del sensor y los datos que especifican los parámetros orbitales del satélite. El objeto utiliza únicamente las constelaciones del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para sus cálculos. Para establecer las posiciones iniciales de los satélites, configure la propiedad InitialTime.

Para generar lecturas de posición y velocidad GNSS:

1. Cree el objeto gnssSensor y configure sus propiedades.

2. Llame al objeto con argumentos, como si fuera una función.

Para más información sobre el funcionamiento de los System objects, consulte ¿Qué son los System Objects?

Llamar al objeto incrementa el tiempo del sensor y propaga la posición y las velocidades del satélite en función de los parámetros orbitales.

Creación

Sintaxis

GNSS = gnssSensor

GNSS = gnssSensor(ReferenceFrame=RF)

GNSS = gnssSensor(___,Name=Value)

Descripción

GNSS = gnssSensor devuelve un gnssSensor System object GNSS que calcula las lecturas del receptor del sistema de navegación por satélite global en función de la posición local y la entrada de velocidad.

GNSS = gnssSensor(ReferenceFrame=RF) especifica el marco de referencia en el que se informan las lecturas GNSS.

GNSS = gnssSensor(___,Name=Value) establece propiedades utilizando uno o más argumentos de nombre-valor. Por ejemplo, gnssSensor("SampleRate",2) crea un GNSS simulado con una frecuencia de muestreo de 2 Hz.

Argumentos de entrada

RF — Marco de referencia de las entradas de los sensores

'NED' (predeterminado) | 'ENU'

Marco de referencia de las entradas del sensor, especificado como 'NED' (Noreste-Abajo) o 'ENU' (Este-Norte-Arriba).

Tipos de datos: char | string

Propiedades

A menos que se indique lo contrario, las propiedades son no ajustables, lo que significa que no puede modificar sus valores después de llamar al objeto. Los objetos se bloquean cuando llama a ellos, y la función release los desbloquea.

Si una propiedad es ajustable, puede modificar su valor en cualquier momento.

Para obtener más información sobre cómo modificar los valores de las propiedades, consulte Diseñar sistemas en MATLAB utilizando System objects.

SampleRate — Frecuencia de muestreo del receptor GNSS (Hz)

1 (predeterminado) | escalar positivo

Frecuencia de muestreo del receptor GNSS, especificada como escalar positivo en Hz.

Tipos de datos: single | double

InitialTime — Hora inicial del receptor GNSS

datetime('now',TimeZone="UTC") (predeterminado) | objeto datetime

Hora inicial del receptor GNSS, especificada como un objeto datetime. El objeto representa los segundos intercalares en la conversión entre la hora UTC y GNSS.

ReferenceLocation — Origen del marco de referencia de navegación local.

[0 0 0] (predeterminado) | vector fila de tres elementos

Origen del marco de referencia de navegación local, especificado como un vector fila de tres elementos en coordenadas geodésicas (latitud en grados, longitud en grados y altitud en metros). La altitud es la altura sobre el elipsoide de referencia modelo WGS84.

Tipos de datos: single | double

MaskAngle — Ángulo de máscara de elevación (grados)

10 (predeterminado) | escalar en [0, 90]

Ángulo de máscara de elevación, especificado como un escalar en el rango [0, 90] en grados. Los satélites a la vista pero por debajo del ángulo de la máscara no se utilizan para estimar la posición del receptor.

Ajustable: Yes

Tipos de datos: single | double

RangeAccuracy — Desviación estándar del ruido de medición del pseudorango (m)

1 (predeterminado) | escalar no negativo

Desviación estándar del ruido de medición del pseudorango, especificado como un escalar no negativo en metros.

Ajustable: Yes

Tipos de datos: single | double

RangeRateAccuracy — Desviación estándar del ruido de medición de la velocidad de pseudorango (m/s)

0.02 (predeterminado) | escalar no negativo

Desviación estándar del ruido de medición de la tasa de pseudorango, especificada como un escalar no negativo en metros por segundo.

Ajustable: Yes

Tipos de datos: single | double

RandomStream — fuente de números aleatorios

"Global stream" (predeterminado) | "mt19937ar with seed"

Fuente de números aleatorios, especificada como una de estas opciones:

• "Global stream" –– Los números aleatorios se generan utilizando el flujo de números aleatorios global actual.

• "mt19937ar with seed" –– Los números aleatorios se generan utilizando el algoritmo mt19937ar con la semilla especificada por la propiedad Seed.

Tipos de datos: char | string

Seed — Semilla inicial del algoritmo generador de números aleatorios mt19937ar

67 (predeterminado) | entero no negativo

Semilla inicial de un algoritmo generador de números aleatorios mt19937ar, especificado como un entero no negativo.

Dependencias

Para habilitar esta propiedad, establezca RandomStream en "mt19937ar with seed".

Tipos de datos: integer

Uso

Sintaxis

[positionReadings,velocityReadings,status] = GNSS(position,velocity)

Descripción

[positionReadings,velocityReadings,status] = GNSS(position,velocity) calcula las lecturas del receptor del sistema de navegación por satélite global a partir de las entradas de posición y velocidad.

Argumentos de entrada

position — Posición cartesiana del receptor GNSS en el sistema de coordenadas de navegación local

matriz de N por 3

Posición cartesiana del receptor GNSS en el sistema de coordenadas de navegación local, especificada como una matriz N por 3 en metros. N es el número de muestras.

El marco de referencia predeterminado es NED (noreste hacia abajo). Para ENU (este-norte-arriba), establezca el argumento de nombre-valor ReferenceFrame en "ENU" al momento de la creación.

Tipos de datos: single | double

velocity — Velocidad del receptor GNSS en el sistema de coordenadas de navegación local

matriz de N por 3

Velocidad del receptor GNSS en el sistema de coordenadas de navegación local, especificada como una matriz N por 3 en metros por segundo. N es el número de muestras.

Tipos de datos: single | double

El marco de referencia predeterminado es NED (noreste hacia abajo). Para ENU (este-norte-arriba), establezca el argumento de nombre-valor ReferenceFrame en "ENU" al momento de la creación.

Argumentos de salida

positionReadings — Lecturas de posición en el sistema de coordenadas LLA

matriz de N por 3

Lecturas de posición del receptor GNSS en el sistema de coordenadas geodésicas de latitud, longitud y altitud (LLA), devueltas como una matriz N por 3. La altitud es la altura sobre el modelo de elipsoide de referencia, WGS84. N es el número de muestras en el argumento de entrada. La latitud y la longitud están en grados. La altitud está en metros.

Tipos de datos: single | double

velocityReadings — Lecturas de velocidad en el sistema de coordenadas de navegación local.

matriz de N por 3

Lectura de velocidad del receptor GNSS en el sistema de coordenadas de navegación local en metros por segundo, devuelta como una matriz N por 3. N es el número de muestras en los argumentos de entrada.

Tipos de datos: single | double

status — Información de estado de los satélites visibles.

arreglo de estructuras de N elementos

Información de estado de los satélites visibles, devuelta como un arreglos de estructuras de N elementos. N es el número de muestras en los argumentos de entrada. Cada estructura contiene estos cuatro campos:

Nombre del campo	Descripción
SatelliteAzimuth	Ángulos acimutales de los satélites visibles, devueltos como un vector de elementos M en grados. M es el número de satélites visibles.
SatelliteElevation	Ángulos de elevación de los satélites visibles, devueltos como un vector de elementos M en grados. M es el número de satélites visibles.
HDOP	Dilución horizontal de precisión, devuelta como escalar.
VDOP	Dilución vertical de precisión, devuelta como un escalar.

Para trazar las posiciones de los satélites, consulte la función skyplot.

Funciones del objeto

Para usar una función de objeto, especifique el System object como el primer argumento de entrada. Por ejemplo, para liberar recursos de sistema de un System object llamado obj, utilice la siguiente sintaxis:

release(obj)

Comunes a todos los System objects

clone	Create duplicate System object
step	Ejecutar el algoritmo System object
release	Release resources and allow changes to System object property values and input characteristics
reset	Reset internal states of System object
isDone	End-of-data status

Ejemplos

Generar lecturas de posición y velocidad GNSS

Genere posiciones y velocidades de destino basadas en la trayectoria de un punto de referencia.

rng(2020) % For repeatable results
fs = 0.1;
tArrival = 50;
tspan = 0:1/fs:tArrival;
% Create a waypoint trajectory.
trajectory = waypointTrajectory([0,0,0;1,1,1]*500,[0,tArrival]);
[positions,~,velocities] = lookupPose(trajectory,tspan)

positions = 6×3

         0         0         0
  100.0000  100.0000  100.0000
  200.0000  200.0000  200.0000
  300.0000  300.0000  300.0000
  400.0000  400.0000  400.0000
  500.0000  500.0000  500.0000

velocities = 6×3

   10.0000   10.0000   10.0000
   10.0000   10.0000   10.0000
   10.0000   10.0000   10.0000
   10.0000   10.0000   10.0000
   10.0000   10.0000   10.0000
   10.0000   10.0000   10.0000

Cree un System object GNSS. Utilice la posición LLA para Natick, MA, como origen del marco de referencia local de la trayectoria.

refLocNatick = [42.2825 -71.343 53.0352];
gnss = gnssSensor('SampleRate',fs, ...
    'ReferenceLocation',refLocNatick);

Genere lecturas de posición y velocidad basadas en el objeto GNSS.

[llaReadings,velocityReadings,status] = gnss(positions,velocities)

llaReadings = 6×3

   42.2825  -71.3430   53.2973
   42.2834  -71.3418  -48.3079
   42.2843  -71.3406 -146.2698
   42.2852  -71.3394 -247.7892
   42.2861  -71.3382 -347.2783
   42.2870  -71.3369 -447.2527

velocityReadings = 6×3

    9.9907   10.0022   10.0301
   10.0090   10.0143    9.9886
    9.9946   10.0028    9.9945
    9.9783   10.0212    9.9892
   10.0079    9.9862   10.0024
   10.0186    9.9943   10.0458

status=6×1 struct array with fields:
    SatelliteAzimuth
    SatelliteElevation
    HDOP
    VDOP

Ver posiciones de satélite desde el sensor GNSS

Cree un modelo de sensor GNSS como gnssSensor System object ™.

gnss = gnssSensor; 

Especifique la posición y la velocidad del sensor. Este ejemplo supone un sensor estacionario en la posición [0 0 0] en el marco de referencia NED. Simule las lecturas del sensor y obtenga el estado de los satélites visibles. Almacene los ángulos de acimut y elevación como vectores.

pos = [0 0 0]; 
vel = [0 0 0]; 
[~,~,status] = gnss(pos,vel); 
satAz = status.SatelliteAzimuth; 
satEl = status.SatelliteElevation; 

Trazar las posiciones de los satélites.

skyplot(satAz,satEl) 

Más acerca de

Parámetros orbitales

Las posiciones y velocidades de los satélites se definen mediante parámetros orbitales de la especificación de interfaz IS-GPS-200M y se dan en coordenadas centradas en la Tierra y fijas en la Tierra (ECEF).

Los cálculos de posición utilizan ecuaciones de la Tabla 30-II en la misma Especificación de Interfaz IS-GPS-200M.

Los cálculos de velocidad utilizan las ecuaciones 8.21 a 8.27 en Principios de los sistemas de navegación integrados GNSS, inerciales y multisensor [1].

Referencias

[1] Groves, Paul D. Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems. 2nd ed, Artech House, 2013.

Capacidades ampliadas

Generación de código C/C++

Genere código C y C++ mediante MATLAB® Coder™.

Indicaciones y limitaciones de uso:

Consulte System Objects in MATLAB Code Generation (MATLAB Coder).

Historial de versiones

Introducido en R2020b

Consulte también

Objetos

• gpsSensor | imuSensor | gnssMeasurementGenerator

Funciones

• skyplot | gnssconstellation | lookangles | pseudoranges | receiverposition