用户故事

DEIMOS空间为伽利略定位系统开发了一种位真软件接收机

挑战

开发一个端到端的欧洲全球定位系统模拟,包括一个位真软件接收器

解决方案

利用MathWorks工具模拟信号生成和传输,设计软件接收机算法,实现接收机体系结构

结果

  • 开发时间和成本降低40%
  • 根据ESA SW工程标准开发的应用程序
  • 高效的代码生成

“我们已经看到DEIMOS Space的许多项目团队从Fortran或C编程迁移到Simulink和Simulink Coder,因为他们意识到开发时间提高了40%,生成的代码也同样快。”金宝app

José Diez, DEIMOS空间
位真GNSS接收机模拟器的格拉纳达应用。

欧盟的伽利略卫星导航系统是美国全球定位系统(GPS)的独立替代品。伽利略号的卫星在高纬度地区提供了更好的卫星信号覆盖。它们的精度也很高——与地面站信号结合时,精度可达10厘米以内,单独使用时精度可达1米以内。

为了加快开发,伽利略联合企业(GJU)资助了伽利略接收机分析和设计应用(GRANADA),这是一个可配置的工具,作为集成和评估接收机技术的平台。

西班牙公司DEIMOS Space完全在MATLAB中为GRANADA开发了一个位真软件接收器®和仿真软金宝app件®,使用基于样本的模拟方法。

“MathWorks工具为模块化接收器的开发提供了一个完整的设计和仿真环境,”José Diez说,他是DEIMOS Space公司GRANADA项目的首席工程师。

挑战

DEIMOS Space需要建立对GRANADA组件的端到端模拟,包括信号产生、通过大气传输和由完整的接收器链处理。GRANADA需要足够的模块化和灵活性,以使应用程序开发人员能够用自己的算法和代码取代标准的接收器架构。

信号处理链从发射机到接收机的采样频率约为200mhz。大多数此类模拟器需要额外的cpu,但DEIMOS Space需要在单个PC上实现该链的位真模拟。

解决方案

DEIMOS Space工程师使用MATLAB、Simulink和DSP金宝app System Toolbox™开发了位真软件接收器。

工程团队在整个项目中遵循欧洲空间标准化合作(ECSS) E40B标准进行软件开发,在架构设计和代码实现阶段依赖于MathWorks工具。

“GJU验证了我们在使用MATLAB和Simulink进行软件开发时遵循了ECSS-E40B标准。金宝app不需要额外的投资将原型变成成品,”高级项目部负责人Augusto Caramagno说。

该团队开发了一个生成伽利略卫星信号的Sim金宝appulink模型。DEIMOS Space需要在同一模型中模拟非常不同的采样频率,使用户能够独立配置每个频率。他们使用Simulink中的可变步骤特性来实现这一点。金宝app“对我们来说,可变步骤是Simulink的关键特征之一,”Caramagno说。金宝app“如果没有他们,我们就无法为用户提供完全灵活的接收机频率方案。”

利用Simu金宝applink和DSP系统工具箱,他们创建了接收器的初始版本,包含基本的数据采集、跟踪环路和数据解调功能。

Diez说:“我们广泛使用DSP系统工具箱,因为所有的模拟都需要离散信号,这个工具箱使我们能够非常容易地定义采样频率。”

在Si金宝appmulink中,DEIMOS Space运行了并发生成信号的模拟,并在接收链中处理这些信号。在调试完接收机后,他们创建了一个传输信道模型,并引入了噪声和扰动,如多径延迟和GPS干扰,以及动力学,如多普勒频移。

对于添加的每个传输效果,团队重新测试和改进接收器模型,添加更复杂的跟踪环路、滤波器和其他增强。

他们使用MATLAB创建了一个接口,使应用程序开发人员能够在使用Simulink Coder™从模型自动生成C代码之前,通过选择参数来配置GRANADA。金宝app

作为GJU伽利略研究和发展活动项目的第一次调用的一部分,GRANADA按时完成并交付。

GJU已授权DEIMOS Space将GRANADA商业化,并使其提供给更广泛的GNSS接收机制造商和导航应用程序开发商。

结果

  • 开发时间和成本降低40%.“如果我们必须用Fortran或C语言开发GRANADA,我们估计要多花40%的时间,”DEIMOS空间公司高级项目部的GNSS技术主管Antonio Fernández说。“此外,MATLAB和Simulink使我们能够将金宝app设计和编码成本降低40%到50%。”

  • 根据ESA SW工程标准开发的应用程序.“ESA和GJU专家的审查证实,我们在整个开发过程中遵循了ESA的SW标准,”Caramagno说。“格拉纳达不是一个原型;它完全通过了ECSS-E40B标准认证。”

  • 高效的代码生成.“利用Sim金宝appulink,我们优化了模拟的计算负载,并在一台PC上运行具有高采样频率的位真模拟,”Caramagno说。“我们让一名工程师用纯C语言复制了部分软件,看看我们是否能取得更好的性能。这段代码与用Simulink Coder自动生成的代码在速度上几乎没有区别。”金宝app

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