SimGEN

SimGEN — общее название для набора программного обеспечения (ПО), поставляемого в комплекте с имитаторами верхнего уровня. Данный набор ПО запускается на ПК под управлением Windows. SimGEN для Windows предлагает мощные и гибкие возможности генерации сценариев для решения широкого спектра имитационных задач.

Работу ПО SimGEN можно разделить на три этапа.

Этап 1 — задание теста

В программном обеспечении SimGEN имеется набор инструментов и редакторов, помогающих реализовывать тестовые среды с указанием движения транспортного средства, конфигурации созвездия спутников, условий распространения радиосигналов и других параметров тестирования. Совокупность описаний параметров (или условий) тестирования хранится в виде набора исходных файлов, называемого сценарием. Стоит отметить, что на этом этапе никакие вычисления не требуются, поскольку SimGEN рассчитывает все выходные имитационные данные в реальном масштабе времени, а значит, этот начальный этап очень короткий. Сценарии с длительностью исполнения до 24 дней могут быть сгенерированы и сохранены почти моментально.

Также SimGEN может генерировать и сохранять сценарии для использования другими тестовыми системами Spirent, работающими под управлением ПО SimPLEX, SimREPLAY или SimREPLAYplus.

Обратите внимание на то, что в «дереве» сценария (в левой части экрана) редактируемые параметры обозначены синим цветом.

Этап 2 — имитация в реальном масштабе времени

SimGEN задействует релевантные модели, используя исходные файлы, отредактированные на этапе 1, и в реальном масштабе времени (каждые 10 мс) инициирует требуемые потоки данных, которые управляют работой генератора радиочастотных сигналов и выводом информации на экран. Сгенерированные радиочастотные сигналы имитируют реальные сигналы ГНСС на входе навигационного приемника.

На этом этапе пользователь может изменять уровни мощности сигналов, вводить ошибки по псевдодальности, задавать многолучевое распространение радиосигналов (из-за их отражения), «включать» и «выключать» определенные спутники. Данные действия пользователя могут записываться в сценарный файл, что позволяет проанализировать их после тестирования или воспроизвести в последующих испытаниях. Для модификации действий пользователя в последующих испытаниях этот сценарный файл можно отредактировать.

Обратите внимание на то, что на этом этапе элементы «дерева» сценария показаны черным цветом, это говорит о невозможности их редактирования. В ходе имитации допустимы лишь вышеописанные действия пользователя (по модификации ряда параметров тестирования).

Также пользователь может задавать и выводить табличные и графические представления генерируемых параметров, например, графики зависимостей от широты и долготы. Перечень выбранных для табличного представления параметров можно записывать для повторного использования в других испытаниях.

Отобранные данные, сгенерированные на этапе 2, можно сохранить в файл для последующего анализа.

Локально используются те же самые команды, которые поддерживаются функцией удаленного управления в сценариях. Многие действия, которые допустимо выполнять вручную в ходе имитации, также можно выполнять в этом режиме.

Вы можете запускать ряд сценариев последовательно из командного файла.

Этап 3 — анализ после имитации

Данные, сгенерированные на этапе 2, имеют формат Comma Separated Variable (CSV), поэтому их можно просматривать и редактировать с помощью любой коммерческой Windows-программы, поддерживающей CSV-данные, например, электронной таблицы.

SimGEN имеет средство генерации отчетов, называемое SimPROCESS. Оно основано на MatLab и способно отображать некоторые данные о работе (тестовой системы) в графическом виде.

Редакторы

Сценарии тестирования формируются с помощью набора файлов исходных данных и сценарных файлов, созданных и/или отредактированных пользователем.

Для задания каждого из нижеследующих параметров тестирования имеется свой редактор или графический интерфейс, помогающий генерировать соответствующие сценарные файлы:

• Время и дата начала исполнения сценария.
• Указание нужного созвездия ГНСС.
• Атмосферные параметры для ионосферы и тропосферы.
• Ограничения на максимальные значения параметров движения транспортного средства.
• Размещение и ориентация антенны.
• Диаграммы направленности (ДН) антенны приемника (усиление и фаза).
• Параметры движения транспортных средств (задание начальной позиции и траектории для кажого транспортного средства).
• Многолучевое распространение радиосигналов.
• Затенение антенны приемника рельефом местности.

Модели

В программном обеспечении SimGEN имеется набор математических моделей, используемых для управления генерацией радиочастотных сигналов. Коэффициенты для этих моделей хранятся в сценарных файлах данных, созданных вышеупомянутыми редакторами.

Чтобы обеспечить быстрое генерирование сценариев независимо от опыта работы пользователя в области ГНСС, каждая модель имеет базовую конфигурацию (действующую по умолчанию).

Моделирование спутников

Программное обеспечение SimGEN способно рассчитывать местонахождение, скорость, орбитальные траектории, а также данные альманаха и эфемерид до 63 навигационных спутников из заданных пользователем созвездий. Задание созвездий осуществляется с помощью файловых редакторов, которые позволяют независимо описывать орбиты спутников в терминологии соответствующих документов ICD.

Данное ПО поддерживает широкий набор пользовательских регулировок и функций обработки ошибок. Так, можно включать и выключать отдельные элементы сигналов, передаваемых каждым спутником.

Моделирование передачи данных наземному сегменту

SimGEN дает возможность пользователю управлять передачей данных наземному сегменту.

Так, имеется функция, позволяющая периодически удалять любой спутник из имитируемого созвездия, чтобы можно было посмотреть, как это отражается в передаваемых навигационных данных.

Любые данные эфемерид или альманаха получаются непосредственно из определения орбит, указанного пользователем. Эти данные экстраполируются со времени своей истинности в исходном файле к новым значениям, соответствующим имитируемому времени, включая расхождение после загрузки. Такая возможность освобождает пользователя от необходимости преобразовывать данные о созвездии к дате и времени имитации. Там где это нужно, полностью поддерживаются загрузка данных и смена эфемерид.

Имеются также функции позволяющие задавать содержимое полей данных о состоянии спутников, а также модифицировать содержимое различных полей и изменять флаги в сообщениях. Кроме того, в состав системы включены побитовые реакторы сообщений, дающие возможность редактировать содержимое всех полей посредством функций задания содержимого и очистки двоичных разрядов, а также их инверсии при сохранении четности сообщения.

Моделирование транспортного средства

Программное обеспечение SimGEN укомплектовано набором моделей траекторий движения транспортного средства и конвертерами данных, позволяющими использовать записанные данные (например, в формате NMEA) для задания имитируемого движения транспортного средства. Это сделано, чтобы снабдить пользователя всеми необходимыми инструментами для описания динамики транспортного средства, при которой используются все возможности приемника или другой тестируемой системы в плане отслеживания спутников.

Поставляются модели для наземных, морских, воздушных и космических транспортных средств.

Задаваемые пользователем ограничения на максимальные значения параметров движения транспортного средства с шестью степенями свободы гарантируют, что его маневры не выйдут за эти рамки (за исключением простых моделей движения), и характеризуют динамику маневров.

Примечание: Существует ограничение на моделирование движения на высотах от 20 до 75 км. Пожалуйста, обращайтесь в Spirent за дополнительной информацией по возможности имитации движения в этом диапазоне высот.

Пользовательская траектория

Пользователю может потребоваться ввести в систему информацию о траектории, не относящейся к поставляемым моделям. Для этого пользователь описывает траекторию в формате ASCII, который поддерживается большинством коммерческих программных пакетов, способных создавать файлы со значениями данных, разделенными запятыми (к таким пакетам относятся электронные таблицы). Формат каждой записи данных аналогичен формату, используемому для описания внешних траекторий.

Данные о траектории считываются и используются в реальном масштабе времени.

Эффекты плеча рычага, зависящие от расположения антенны, обрабатываются автоматически.

Внешняя траектория и аппаратно-программное моделирование

Пользовательские траектории можно загружать в реальном масштабе времени по сети Ethernet, используя TCP/IP-сокеты.

Эта возможность позволяет осуществлять аппаратно-программное моделирование систем управления с обратной связью или интеграцию с имитаторами движения транспортных средств.

Эффекты плеча рычага, зависящие от расположения антенны, обрабатываются автоматически.

Распространение радиосигналов

Моделирование влияния атмосферы

В структуре навигационных сообщений, пересылаемых с помощью спутниковых сигналов, содержаться поправочные коэффициенты для коррекции влияния ионосферной задержки на передачу сигналов. Учет ионосферных и тропосферных эффектов полностью поддерживаются программным обеспечением SimGEN.

Данное ПО предоставляет отдельные наборы коэффициентов моделирования. Один набор применяется к радиочастотному сигналу, а другой используется для последующей загрузки навигационных сообщений (см. рисунок ниже). Вполне возможно задавать расхождения между данными в радиочастотных сигналах и наборами широковещательных данных, что позволяет вводить ошибки по псевдодальности. Стоит отметить, что реализация этих функций зависит от конкретного созвездия. Мы рекомендуем вам обсудить с нами ваши специфические потребности в моделировании.

Моделирование ДН антенны

SimGEN поддерживает моделирование ДН антенны навигационного приемника в значениях амплитуды и фазы с выбираемым разрешением до 1° в азимутальной и угломестной плоскостях. ДН связана с траекторией движения транспортного средства, что позволяет автоматически имитировать блокирование спутникового сигнала вследствие затенения антенны частями корпуса транспортного средства при совершении различных маневров.

Также можно редактировать ДН спутниковой передающей антенны, чтобы изучать факторы, влияющие на прием сигнала на небольших высотах.

Затенение антенны приемника рельефом местности

Для навигаторов наземных транспортных средств предусмотрена всесторонняя модель затенения их антенн рельефом местности, которая имитирует временное или периодическое перекрывание сигналов спутников ГНСС при маневрировании транспортного средства на небольшой высоте в горном районе. Не представляя никакой реальный регион Земли, эта модель воспроизводит типичное влияние неровностей рельефа, характерных для местности определенного вида.

Входной информацией для данной модели является информация о высоте транспортного средства над эллипсоидом WGS-84 и угле прихода спутникового сигнала.

Пользователь может конфигурировать модель затенения, задавая близость местности, ее максимальную и минимальную высоту над эллипсоидом, а также ее максимальную и минимальную ширину.

Высота и ширина местности изменяются по псевдослучайному закону, и последовательность прерываний передачи сигналов точно повторяется в последующих тестах с таймированием и изменениями, пропорциональными скорости движения транспортного средства.

Можно запрограммировать смену видов местности в ходе имитации в зависимости от расстояния перемещения транспортного средства по горизонтали.

Моделирование многолучевого распространения радиосигналов

ПО SimGEN поддерживает всестороннее моделирование многолучевого распространения радиосигналов, что позволяет пользователю проводить тестирование в среде, где имеет место прием отраженных сигналов. Последние имитируются с использованием канала генератора сигналов GSS6700.

Поставляются по меньшей мере пять основных моделей:

• Fixed Offset
• Ground Bounce
• Vertical Plane
• Pattern
• Statistical

Доступ к данным

Данные могут отображаться в ходе исполнения сценария в реальном масштабе времени или сохранятся для оффлайновой обработки. К сохраняемым данным относятся данные о местонахождении транспортного средства, псевдодальности, амплитуде сигналов, значениях ошибок, а также переданные сообщения.

Потоковая передача данных и их захват

Истинные данные имитации могут передаваться в виде потока в реальном масштабе времени с частотой до 100 Гц. К доступным относятся данные о параметрах движения транспортного средства и параметрах спутников.

Данные можно направлять в порт Ethernet и передавать по протоколу UDP или пересылать другому ПО, запущенному на том же самом ПК, на котором работает SimGEN, посредством сокетных соединений операционной системы.

SimGEN поддерживает запись данных из внешнего источника, которым обычно является приемник, выдающий навигационную информацию на основе сигналов, сгенерированных имитационной системой. Это позволяет сравнивать записанные данные тестируемого устройства с записанными истинными данными в ходе численного анализа, проводимого после тестирования.

наверх