gpsSensor

GPS接收机仿真模型

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描述

的gpsSensor系统对象™模型来自全球定位系统(GPS)接收器的数据输出。

要模拟GPS接收器:

创建gpsSensor对象，并设置其属性。
使用参数调用对象，就像调用函数一样。

要了解更多关于System对象如何工作的信息，请参见什么是系统对象?．

创建

语法

全球定位系统(GPS) = gpsSensor

全球定位系统(GPS) = gpsSensor (ReferenceFrame, RF)

全球定位系统(GPS) = gpsSensor (＿＿＿、名称、值)

描述

全球定位系统(GPS)= gpsSensor返回一个gpsSensor基于局部位置和速度输入信号计算全球定位系统接收读数的系统对象。大地坐标的默认参考位置是

纬度:0^oN
经度:0^oE
高度:0米

全球定位系统(GPS)= gpsSensor (“ReferenceFrame”，射频）返回一个gpsSensor计算相对于参考坐标系的全球定位系统接收机读数的系统对象射频．指定射频作为NED的(North-East-Down)或“ENU表示”(East-North-Up)。默认值为NED的．

例子

全球定位系统(GPS) = gpsSensor (＿＿＿，名称,值）每个属性集的名字到指定的价值．未指定的属性具有默认值。

属性

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除非另有说明，属性是nontunable，这意味着您不能在调用对象之后更改它们的值。对象在调用时锁定，而释放函数打开它们。

如果一个属性是可调，您可以随时更改它的值。

有关更改属性值的更多信息，请参见在MATLAB中使用系统对象进行系统设计．

`SampleRate`- - - - - -接收机更新速率(Hz)
`1`(默认)|积极的真正的标量

接收端更新速率(Hz)，指定为正实标量。

数据类型:单|双

`ReferenceLocation`- - - - - -本地导航参考系的来源
`(0 0 0)`(默认)|(度度米)

参考位置，在大地坐标(纬度、经度和海拔)中指定为3元素行向量。高度是参考椭球模型WGS84之上的高度。参考位置的单位是[度米]。度数格式为十进制(DD)。

数据类型:单|双

`PositionInputFormat`- - - - - -位置坐标输入格式
`“本地”`(默认)|`“大地”`

位置坐标输入格式，指定为“本地”或“大地”．

如果将属性设置为“本地”，则需要指定truePosition作为本地导航框架的笛卡尔坐标输入，其原点是固定的，并由ReferenceLcation财产。此外，当您指定trueVelocity输入时，您需要根据这个本地导航框架指定它。
如果将属性设置为“大地”，则需要指定truePosition输入为纬度、经度和高度的大地坐标。此外，当您指定trueVelocity输入，您需要根据导航框架(NED或ENU)指定它，导航框架的原点对应于truePosition输入。将属性设置为“大地”,gpsSensor忽略了对象ReferenceLocation财产。

数据类型:特征向量

`HorizontalPositionAccuracy`- - - - - -水平位置精度(m)
`1．6`(默认)|非负实数

水平位置精度，以米为单位，指定为非负实标量。水平位置精度是指在水平位置测量中噪声的标准偏差。

可调:是的

数据类型:单|双

`VerticalPositionAccuracy`- - - - - -垂直位置精度(m)
`3.`(默认)|非负实数

垂直位置精度，以米为单位，指定为非负实标量。垂直位置精度是指垂直位置测量中噪声的标准差。

可调:是的

数据类型:单|双

`VelocityAccuracy`- - - - - -速度精度(米/秒)
`0．1`(默认)|非负实数

速度精度，单位为米每秒，指定为非负实标量。速度精度是指速度测量中噪声的标准差。

可调:是的

数据类型:单|双

`DecayFactor`- - - - - -全局位置噪声衰减因子
`0.999`(默认)|[0,1]范围内的标量

全局位置噪声衰减因子，指定为[0,1]范围内的标量。

衰减系数为0的模型将全局位置噪声视为白噪声过程。衰减因子1将全局位置噪声建模为一个随机行走过程。

可调:是的

数据类型:单|双

`RandomStream`- - - - - -随机数源
`“全球流”`(默认)|`“与种子mt19937ar”`

随机数源，指定为字符向量或字符串:

“全球流”——使用当前全局随机数流生成随机数。
“与种子mt19937ar”—使用mt19937ar算法生成随机数，种子由种子财产。

数据类型:字符|字符串

`种子`- - - - - -最初的种子
`67`(默认)|非负整数标量

mt19937ar随机数生成算法的初始种子，指定为非负整数标量。

依赖关系

若要启用此属性，请设置RandomStream来“与种子mt19937ar”．

数据类型:单|双|int8|int16|int32|int64|uint8|uint16|uint32|uint64

使用

语法

(位置、速度、水平、课程)= GPS (truePosition trueVelocity)

描述

例子

［位置，速度，水平速度，课程] = GPS (truePosition，trueVelocity）从位置和速度输入计算全球导航卫星系统接收器读数。

输入参数

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`truePosition`- - - - - -GPS接收机在导航坐标系中的位置
N3矩阵

GPS接收机在导航坐标系中的位置，指定为实有限位N3矩阵。N是当前帧中的样本数。

当PositionInputFormat属性指定为“本地”,指定turePosition作为相对于原点固定的局部导航坐标系的笛卡尔坐标ReferenceLocation．
当PositionInputFormat属性指定为“大地”,指定turePosition作为大地坐标(经度、纬度、海拔)．纬度和经度在米。高度为WGS84椭球模型上方高度，单位为米。

数据类型:单|双

`trueVelocity`- - - - - -GPS接收机在导航坐标系中的速度(m/s)
N3矩阵

GPS接收机在导航坐标系中的速度，单位为米/秒，指定为实有限值N3矩阵。N是当前帧中的样本数。

当PositionInputFormat属性指定为“本地”,指定trueVelocity对于原点固定为的本地导航框架(NED或ENU)ReferenceLocation．
当PositionInputFormat属性指定为“大地”,指定trueVelocity与导航框架(NED或ENU)有关，其原点对应于truePosition输入。

数据类型:单|双

输出参数

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`位置`- LLA坐标系统中的位置
N3矩阵

GPS接收机在大地纬度、经度和高度(LLA)坐标系统中的位置，以实有限值返回N3数组。纬度和经度以度数表示，北和东为正。海拔单位是米。

N是当前帧中的样本数。

数据类型:单|双

`速度`-局部导航坐标系速度(m/s)
N3矩阵

GPS接收机在本地导航坐标系中的速度，单位为米/秒，返回为实有限值N3数组。N是当前帧中的样本数。

当PositionInputFormat属性指定为“本地”，返回速度是相对于原点固定为的局部导航框架ReferenceLocation．
当PositionInputFormat属性指定为“大地”，返回的速度是相对于导航框架(NED或ENU)，其原点对应于位置输出。

数据类型:单|双

`水平速度`-本航坐标系水平速度大小(m/s)
N1列向量

GPS接收机在本地导航坐标系中的水平速度大小，单位为米/秒，返回为实有限值N1列向量。

N是当前帧中的样本数。

数据类型:单|双

`课程`-局部导航坐标系水平速度方向(°)
N1列向量

GPS接收机在局部导航坐标系中的水平速度方向，以度数表示，返回为实有限N-by-1列的值在0到360之间。北是360度，东是90度。

N是当前帧中的样本数。

数据类型:单|双

对象的功能

要使用对象函数，请指定System对象作为第一个输入参数。例如，释放名为system的对象的系统资源obj，使用下面的语法:

发行版(obj)

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所有系统对象都是通用的

`一步`	运行系统对象算法
`释放`	释放资源并允许更改系统对象属性值和输入特征
`重置`	使内部状态复位系统对象

例子

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从静止输入生成GPS位置测量

打开生活的脚本

创建一个gpsSensor系统对象™用于建模GPS接收器数据。假设一个典型的1hz采样率和1000秒的模拟时间。根据美国麻州纳蒂克的纬度、经度和海拔(LLA)定义参考位置。通过指定真实位置和速度为零来定义传感器为静止的。

fs = 1;时间= 1000;numSamples = * fs持续时间;refLoc = [42.2825 -71.343 53.0352];truePosition = 0 (numSamples, 3);trueVelocity = 0 (numSamples, 3);全球定位系统(gps) = gpsSensor (“SampleRate”fs,“ReferenceLocation”, refLoc);

调用全球定位系统(gps)与指定的truePosition和trueVelocity模拟在静止平台上接收GPS数据。

位置= gps (truePosition trueVelocity);

绘制真实位置和GPS传感器的位置读数。

t = (0: (numSamples-1)) / fs;Subplot (3,1,1) plot(t, position(:，1)，．．.t的(numSamples) * refLoc(1)标题(“GPS传感器读数”) ylabel (的纬度(度)子图(3,1,2)plot(t, position(:，2)，．．.t的(numSamples) * refLoc (2)) ylabel (的经度(度)) subplot(3,1,3) plot(t, position(:，3)，．．.t的(numSamples) * refLoc (3)) ylabel (的高度(米))包含(“时间(s)”）

图中包含3个轴。标题为GPS传感器读数的轴1包含1001个line类型的对象。坐标轴2包含1001个line类型的对象。坐标轴3包含1001个line类型的对象。

位置读数有噪声控制HorizontalPositionAccuracy，VerticalPositionAccuracy，VelocityAccuracy,DecayFactor．的DecayFactor属性控制噪声模型中的漂移。默认情况下,DecayFactor被设置为0.999，近似于随机漫步过程。观察其效果DecayFactor属性:

重置全球定位系统(gps)对象。
集DecayFactor来０．５．
调用全球定位系统(gps)用变量指定固定位置。
策划的结果。

的全球定位系统(GPS)位置读数现在围绕真实位置振荡。

重置(gps) gps。DecayFactor= 0.5; position = gps(truePosition,trueVelocity); subplot(3, 1, 1) plot(t, position(:,1),．．.t的(numSamples) * refLoc(1)标题('GPS传感器读数-衰减系数= 0.5') ylabel (的纬度(度)子图(3,1,2)plot(t, position(:，2)，．．.t的(numSamples) * refLoc (2)) ylabel (的经度(度)) subplot(3,1,3) plot(t, position(:，3)，．．.t的(numSamples) * refLoc (3)) ylabel (的高度(米))包含(“时间(s)”）

图中包含3个轴。标题为GPS传感器读数-衰减系数= 0.5的轴1包含1001个line类型的对象。坐标轴2包含1001个line类型的对象。坐标轴3包含1001个line类型的对象。

地面速度与航向精度的关系

打开生活的脚本

随着地面速度的增加，GPS接收器实现了更大的航向精度。在本例中，您创建了一个GPS接收器模拟对象，并模拟从一个从静止位置加速的平台接收的数据。

创建一个默认的gpsSensor系统对象™用于建模GPS接收器返回的数据。

全球定位系统(GPS) = gpsSensor

GPS = gpsSensor with properties: SampleRate: 1 Hz PositionInputFormat: 'Local' ReferenceLocation: [0 0 0] [deg deg m] HorizontalPositionAccuracy: 1.6 m VerticalPositionAccuracy: 3 m VelocityAccuracy: 0.1 m/s RandomStream: 'Global stream' DecayFactor: 0.999

创建矩阵来描述平台在NED坐标系中的位置和速度。平台从静止位置开始，向东北方向加速60 m/s，超过60秒，然后垂直加速度2 m/s，超过2秒，然后以2 m/s的速度爬升8秒。假设速度是恒定的，这样速度就是位置的简单导数。

时间= 70;numSamples = * GPS.SampleRate持续时间;课程= 45 *的(持续时间,1);水平速度=[(一60);60 * 1 (1)];Nvelocity =水平。*信德(课程);Evelocity =水平。* cosd(课程);Dvelocity = [0 (60, 1); 1; 2 * 1 (9,1)];NEDvelocity = [Nvelocity、Evelocity Dvelocity];Ndistance = cumsum (Nvelocity);Edistance = cumsum (Evelocity); Ddistance = cumsum(Dvelocity); NEDposition = [Ndistance,Edistance,Ddistance];

模型GPS测量数据调用全球定位系统(GPS)物体的速度和位置矩阵。

[~, ~, groundspeedMeasurement courseMeasurement] = GPS (NEDposition NEDvelocity);

绘制地面速度和真实航向与GPS模拟器返回的航向之间的差值。

随着地面速度的增加，航向的准确性也会增加。注意，在最后十秒速度的增加没有影响，因为额外的速度不在地平面上。

t = (0: numSamples-1) / GPS.SampleRate;次要情节(2,1,1)情节(t,水平速度);ylabel (“速度(米/秒)”)标题(“地面速度和航向精度之间的关系”) subplot(2,1,2) courseAccuracy = coursemmeasurement - course;情节(t, courseAccuracy)包含(“时间(s)”）;ylabel (“当然精度(度)”）

图中包含2个轴。标题为“地面速度和航向精度之间的关系”的轴1包含一个类型为线的对象。Axes 2包含一个类型为line的对象。

GPS接收机数据模型

打开生活的脚本

模拟从马萨诸塞州的纳蒂克市到马萨诸塞州的波士顿的轨道期间接收的GPS数据。

定义美国马萨诸塞州纳蒂克市和美国马萨诸塞州波士顿市的十进制纬度和经度。为简单起见，将这两个位置的高度设置为零。

NatickLLA = [42.27752809999999， - 71.3468090999999997, 0];BostonLLA = [42.3600825， -71.05888010000001, 0];

定义一个可以在20分钟内从纳蒂克到波士顿的平台的动议。设置本地NED坐标系原点为Natick。创建一个waypointTrajectory对象输出轨迹，每次10个样本。

fs = 1;时间= 60 * 20;轴承= 68;%度距离= 25.39 e3;%米distanceEast =距离*信德(轴承);distanceNorth =距离* cosd(轴承);NatickNED = (0, 0, 0);波士顿= (distanceNorth distanceEast 0);轨迹= waypointTrajectory (．．.“锚点”(NatickNED;波士顿),．．.“TimeOfArrival”(0;持续时间),．．.“SamplesPerFrame”10．．.“SampleRate”fs);

创建一个gpsSensor对象模型为平台接收GPS数据。设置HorizontalPositionalAccuracy来25和DecayFactor来０．２５强调噪音。设置ReferenceLocation在洛杉矶的纳蒂克坐标。

全球定位系统(GPS) = gpsSensor (．．.“HorizontalPositionAccuracy”25岁的．．.“DecayFactor”, 0.25,．．.“SampleRate”fs,．．.“ReferenceLocation”, NatickLLA);

打开图表，绘制出Natick和Boston在LLA的位置。简单起见，忽略高度。

在循环中，调用gpsSensor目标与地面真实轨道，以模拟接收的GPS数据。绘制地面真实轨迹和接收的GPS数据模型。

图(1)情节(NatickLLA (1) NatickLLA (2),“柯”，．．.BostonLLA BostonLLA (1) (2),“kx”)包含(的纬度(度)) ylabel (的经度(度))标题(“纳蒂克到波士顿轨道的GPS传感器数据”)举行在而~isDone(trajectory) [truePositionNED，~，true eveloocityned] = trajectory();reportedPositionLLA = GPS (truePositionNED trueVelocityNED);图(1)情节(reportedPositionLLA (: 1), reportedPositionLLA (:, 2),“r”。）结束

图中包含一个坐标轴。Natick到Boston轨迹的GPS传感器数据轴包含122个直线类型的对象。

作为一种最佳实践，在完成时释放System对象。

发布(GPS)发布(轨迹)

gpsSensor

描述

创建

语法

描述

属性

`SampleRate`- - - - - -接收机更新速率(Hz)
`1`(默认)|积极的真正的标量

`ReferenceLocation`- - - - - -本地导航参考系的来源
`(0 0 0)`(默认)|(度度米)

`PositionInputFormat`- - - - - -位置坐标输入格式
`“本地”`(默认)|`“大地”`

`HorizontalPositionAccuracy`- - - - - -水平位置精度(m)
`1．6`(默认)|非负实数

`VerticalPositionAccuracy`- - - - - -垂直位置精度(m)
`3.`(默认)|非负实数

`VelocityAccuracy`- - - - - -速度精度(米/秒)
`0．1`(默认)|非负实数

`DecayFactor`- - - - - -全局位置噪声衰减因子
`0.999`(默认)|[0,1]范围内的标量

`RandomStream`- - - - - -随机数源
`“全球流”`(默认)|`“与种子mt19937ar”`

`种子`- - - - - -最初的种子
`67`(默认)|非负整数标量

依赖关系

使用

语法

描述

输入参数

`truePosition`- - - - - -GPS接收机在导航坐标系中的位置
N3矩阵

`trueVelocity`- - - - - -GPS接收机在导航坐标系中的速度(m/s)
N3矩阵

输出参数

`位置`- LLA坐标系统中的位置
N3矩阵

`速度`-局部导航坐标系速度(m/s)
N3矩阵

`水平速度`-本航坐标系水平速度大小(m/s)
N1列向量

`课程`-局部导航坐标系水平速度方向(°)
N1列向量

对象的功能

所有系统对象都是通用的

例子

从静止输入生成GPS位置测量

地面速度与航向精度的关系

GPS接收机数据模型

扩展功能

C / c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

另请参阅

对象

导航工具的文档

金宝app

gpsSensor

描述

创建

语法

描述

属性

SampleRate- - - - - -接收机更新速率(Hz)1(默认)|积极的真正的标量

ReferenceLocation- - - - - -本地导航参考系的来源(0 0 0)(默认)|(度度米)

PositionInputFormat- - - - - -位置坐标输入格式“本地”(默认)|“大地”

HorizontalPositionAccuracy- - - - - -水平位置精度(m)1．6(默认)|非负实数

VerticalPositionAccuracy- - - - - -垂直位置精度(m)3.(默认)|非负实数

VelocityAccuracy- - - - - -速度精度(米/秒)0．1(默认)|非负实数

DecayFactor- - - - - -全局位置噪声衰减因子0.999(默认)|[0,1]范围内的标量

RandomStream- - - - - -随机数源“全球流”(默认)|“与种子mt19937ar”

种子- - - - - -最初的种子67(默认)|非负整数标量

依赖关系

使用

语法

描述

输入参数

truePosition- - - - - -GPS接收机在导航坐标系中的位置N3矩阵

trueVelocity- - - - - -GPS接收机在导航坐标系中的速度(m/s)N3矩阵

输出参数

位置- LLA坐标系统中的位置N3矩阵

速度-局部导航坐标系速度(m/s)N3矩阵

水平速度-本航坐标系水平速度大小(m/s)N1列向量

课程-局部导航坐标系水平速度方向(°)N1列向量

对象的功能

所有系统对象都是通用的

例子

从静止输入生成GPS位置测量

地面速度与航向精度的关系

GPS接收机数据模型

扩展功能

C / c++代码生成使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

另请参阅

对象

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金宝app

`SampleRate`- - - - - -接收机更新速率(Hz)
`1`(默认)|积极的真正的标量

`ReferenceLocation`- - - - - -本地导航参考系的来源
`(0 0 0)`(默认)|(度度米)

`PositionInputFormat`- - - - - -位置坐标输入格式
`“本地”`(默认)|`“大地”`

`HorizontalPositionAccuracy`- - - - - -水平位置精度(m)
`1．6`(默认)|非负实数

`VerticalPositionAccuracy`- - - - - -垂直位置精度(m)
`3.`(默认)|非负实数

`VelocityAccuracy`- - - - - -速度精度(米/秒)
`0．1`(默认)|非负实数

`DecayFactor`- - - - - -全局位置噪声衰减因子
`0.999`(默认)|[0,1]范围内的标量

`RandomStream`- - - - - -随机数源
`“全球流”`(默认)|`“与种子mt19937ar”`

`种子`- - - - - -最初的种子
`67`(默认)|非负整数标量

`truePosition`- - - - - -GPS接收机在导航坐标系中的位置
N3矩阵

`trueVelocity`- - - - - -GPS接收机在导航坐标系中的速度(m/s)
N3矩阵

`位置`- LLA坐标系统中的位置
N3矩阵

`速度`-局部导航坐标系速度(m/s)
N3矩阵

`水平速度`-本航坐标系水平速度大小(m/s)
N1列向量

`课程`-局部导航坐标系水平速度方向(°)
N1列向量

C / c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。