Nav3D仿真模拟时,卫星导航信号会与真实的3D环境交互,模拟出真实的信号路径,并控制模拟器输出逼真的射频信号。实际输出的信号中同时包括街道、高架桥、峡谷等周围环境对卫星直达信号的遮挡;地面、树木、建筑、高山,峡谷等对卫星的一次或多次反射、绕射,并考虑物体材质、反射系数、载体运动、天线安装位置及方向图等各因素,把可能的多径信号的功率衰减与时延、多普勒等都进行仿真,相关信号可更好满足高精度、抗干扰等测试中对信号遮挡和多径效应的需求。
Nav3D实现原理
为了构建基于真实环境的建模仿真场景,模拟GNSS信号在特定三维环境中的传播效应,我们自主研发了一套复杂的几何和物理编辑器,利用创建3D合成环境或真实的3D地图,配合光线追踪技术,来计算和分析GNSS信号在复杂环境(例如城市峡谷)中的传播路径。
Nav3D关键技术
Nav3D基于麦克斯韦方程组渐近求解技术,结合光线追踪、几何光学和几何绕射理论进行以下仿真:
1 建筑物或接收机周围的障碍物造成的遮挡。
2 到达接收机的多径(反射绕射或散射)产生的功率、延迟和多普勒等。
Nav3D技术亮点
1 环境模拟:
主要是指导航卫星所在高度以下和地表以上的空间,主要包括地形、建筑物等。
● 地形模拟:包括对地表的形状模拟(山脉、峡谷、盆地、平原等)和地表覆盖物的模拟(淡水、海水、树木、草、沙土、岩石以及人工修建路面)。
● 建筑物模拟:包括楼房、桥梁、隧道、建筑物模型的系统自建模,真实环境模型的导入以及第三方地图的数据导入。
2 载体模拟:
主要包括载体在运动或静止时,载体外形和姿态、天线方向图等对信号接收的影响,支持多载体和多天线模拟。
● 行人:模拟行人在运动、静止状态下,姿态对穿戴导航设备接收导航信号的影响,包括佩戴的智能手表、手握或放置口袋的手机等。
● 汽车:模拟汽车在上坡、下坡、路面不平或转弯造成的倾斜状态下,对装配在车顶的天线和放置于车辆内部的手机接收导航信号的影响。
● 舰船:模拟舰船在海面行驶过程中受海浪引起的姿态变化,对安装在船体上单个或多个位置导航设备接收导航信号的影响。
● 飞机:模拟民航客机、战斗机、直升机和无人机在起飞、降落和飞行过程中姿态变化对导航信号接收的影响。
● 导弹:模拟导弹垂直发射的升空飞行、垂直飞行、水平飞行,以及各个位置转向、自身旋转、组合飞行等姿态变化对导航信号接收的影响。
● 卫星:模拟中低轨卫星在垂直发射、在轨飞行过程中的姿态、以及导航接收机天线附近的太阳能帆板等物体造成的遮挡和多径效应。
3 信号传播模拟:
模拟卫星导航信号从卫星天线发射后,传播途中发生的遮挡、反射、绕射和散射等对导航信号方向、功率、频率和时延、多普勒的改变。