前置背景

在戶外機器人領(lǐng)域，像割草機器人這類需在復(fù)雜環(huán)境精準作業(yè)的設(shè)備，衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)是其自主運行的核心支撐。然而，戶外場景挑戰(zhàn)重重：

一方面，真實環(huán)境里衛(wèi)星信號易被樹木、建筑物等遮擋產(chǎn)生多徑效應(yīng)，嚴重影響定位精度；

另一方面，傳統(tǒng)實地測試受場地、天氣等因素限制，成本高、周期長，且難以全面覆蓋各類極端或復(fù)雜應(yīng)用場景，無法高效驗證機器人定位系統(tǒng)的精度與穩(wěn)定性。

同時，對于戶外機器人而言，僅依靠GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）難以滿足高精度作業(yè)需求，雙天線定向技術(shù)能為機器人提供航向等姿態(tài)信息，RTK（實時動態(tài)差分定位）技術(shù)可實現(xiàn)厘米級的定位精度，這些技術(shù)與GNSS結(jié)合，是戶外機器人實現(xiàn)精準作業(yè)的關(guān)鍵。

為在產(chǎn)品研發(fā)早期充分且高效地測試戶外機器人的衛(wèi)星定位導(dǎo)航性能，以及雙天線定向、RTK 厘米級定位的性能，室內(nèi)仿真測試成為關(guān)鍵手段。德思特憑借先進的GNSS模擬技術(shù)，推出針對戶外機器人的高精定位仿真測試方案，為戶外機器人定位系統(tǒng)研發(fā)提供可靠測試保障。

方案內(nèi)容

1核心設(shè)備與技術(shù)

采用德思特GNSS模擬器，該模擬器可生成實時/預(yù)設(shè)/錄制的位置信息、6DOF（六自由度）姿態(tài)信息以及多徑模型。

此外，它可以通過多實例功能實現(xiàn)流動站主天線+從天線仿真以及RTK虛擬信號（等同于CORS站信號的仿真，通過WIFI、5G等方式傳輸）實現(xiàn)RTK定位+雙天線定向：

方案連接圖

2測試對象

以配備雙天線+RTK（實時動態(tài)差分定位）技術(shù)的戶外機器人（如割草機器人）為待測件，待測件包含待測試的定位算法。

3測試價值

可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)任意地點與位置的測試，突破實地測試的地域限制。

生成的衛(wèi)星信號與真實信號具有高一致性，能模擬真實環(huán)境下的定位場景。

具備雙天線同步仿真能力，可精準模擬機器人雙天線定位的情況。

支持RTK基準站與RTCM（無線電技術(shù)委員會海事服務(wù)）消息模擬，為RTK定位測試提供完整環(huán)境。

接口開放且集成度高，易于部署，能快速搭建測試平臺。

可選支持硬件在環(huán)仿真功能

4解決的問題

可在室內(nèi)構(gòu)建完整測試平臺，實現(xiàn)戶外機器人定位系統(tǒng)的早期驗證，提升研發(fā)效率。

支持對戶外機器人姿態(tài)的精細仿真，全面測試機器人在不同姿態(tài)下的定位表現(xiàn)。

能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的高精定位測試，滿足戶外機器人對定位精度的高要求。

可模擬樹木、樓層等遮擋引起的多徑問題，測試機器人定位系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的抗干擾能力。

機器人定位導(dǎo)航模組

RTK高精定位+雙天線測試實操

本次我們測試使用的是行業(yè)內(nèi)較為通用的和芯星通UM982模組來進行驗證測試。在該測試demo中，我們使用德思特GNSS模擬器GTS-P72的雙端口能力來實現(xiàn)對于主從天線的仿真，并采用虛擬基站來進行RTK信息的仿真。

1.方案構(gòu)成

本次測試我們需要用到的硬件有：

GTS P74 GNSS模擬器以及配套的顯示器、鼠標、鍵盤

和芯星通GNSS接收機，型號：UM982,作為待測定位設(shè)備

PC一臺

安裝和芯星通上位機軟件Uprecise（V2.0.1037）

注意：如果使用其他版本，可能部分設(shè)置有所變化

網(wǎng)線、射頻電纜等其他連接用配件

2.硬件連接圖

按照如下示意圖連接：

射頻線纜前端需要添加衰減器30dB，確保最終輸出功率為-110dBm

GNSS模擬器需要與DUT上位機位于可通信網(wǎng)絡(luò)，可提前“ping”驗證通路情況

3.GNSS模擬器Skydel軟件場景配置

在本案例中，我們需要打開三個GNSS示例，分別用于“主天線”、“副天線”、“虛擬基站”模擬——

每一路模擬信號均如下：

GPS L1CA + L5

BEIDOU B1I + B2I

GALILEO E1 + E5

模擬的軌跡是無人機在美洲某郊區(qū)實行農(nóng)業(yè)任務(wù)的往復(fù)“S型”軌跡

主天線實例

①打開Skydel預(yù)設(shè)好的實例“主天線”，將會加載以上信息并設(shè)置好工作實例【往復(fù)“S型”軌跡】

星座頻點與上述要求一致

往復(fù)“S型”軌跡

此時output啟用的是DTA-2116 SDR，硬件序號為0,1

如何詳細設(shè)置GNSS參數(shù)

德思特干貨 | Skydel 天線模型配置詳解：從信號增益到物理姿態(tài)的完整設(shè)置指南

②將該案例設(shè)置為時間同步中的“主實例”。

③設(shè)置主天線位置相對于車輛幾何中心的偏移量（也可設(shè)置為0）。

從天線實例

①打開Skydel預(yù)設(shè)好的實例“從天線”/或復(fù)制“主天線實例”，將會加載以上信息并設(shè)置好工作實例

星座頻點與上述要求一致

往復(fù)“S型”軌跡

此時output啟用的是DTA-2116 SDR，硬件序號為2,3

②將該案例設(shè)置為時間同步中的“從實例”，同步上述所有設(shè)置。

③設(shè)置副天線位置相對于車輛幾何中心的偏移量。

注意：

主天線位置與副天線位置差距應(yīng)設(shè)置為大于等于50cm，在本案例中：

主天線相對車輛幾何中心偏移量為（0，0，0）

主天線相對車輛幾何中心偏移量為（0，3，0）,且擁有角度偏差（30°，30°，30°）

即二者位置差為3m，且存在角度差

④此時無需額外配置就可使得主天線、副天線綁定保持相對靜止，除二者位置有絕對偏差外，其他所有信息（衛(wèi)星狀況、時間、天線增益）等全部一致，符合真實世界的應(yīng)用場景。

RTK虛擬基站實例

①打開Skydel預(yù)設(shè)好的實例“RTK基站”，將會加載以上信息并設(shè)置好工作實例：

星座頻點與上述要求一致

啟用的是“NoneRT”虛擬SDR，不占用真實SDR配置

基站坐標為一確定靜態(tài)點，位于往復(fù)“S型”軌跡附近的某個高海拔（50m）位置處，作為靜態(tài)基站。

②將該案例設(shè)置為時間同步中的“從實例”，保證時間一致。

③設(shè)置RTK基站傳輸類型為“Ntrip”，設(shè)置傳輸端口為“2101”，允許本地計算機訪問，傳輸RTCM消息類型設(shè)置為：

1006 (Base station position)

1033(Receiver & antenna)

1077 (MSM7 GPS)

1127 (MSM7 BeiDou)

④在終端框中輸入“ifconfig”查詢到本機IP地址作為后續(xù)的RTCM傳輸IP地址。

此時，我們就完成了所有配置，可以點擊從實例中的“Start”開始仿真，此時三個實例會全部啟動仿真。

4.UM982上位機設(shè)置

①在準備好的PC上連接UM982接收機，打開Uprecise，在上方receiver選擇對應(yīng)串口號，設(shè)置波特率模式為：“Autobauding”，等待連接成功。

②配置RTK設(shè)置：點擊左側(cè)工具箱標識，選擇“RTCM數(shù)據(jù)流”。

點擊“Input”，配置RTK流動站設(shè)置如下：

IP號：192.168.150.27（匹配GNSS模擬器IP地址）

端口號：2101

設(shè)置掛載點：

SKYDEL

User ID、password:空白

配置完成后，點擊"確認"。

點擊“Output”，選中接收機對應(yīng)的COM口，配置完成后，點擊"確認"。

返回RTCM數(shù)據(jù)流界面，勾選“Hex”，點擊“連接”，開始正常傳輸RTCM數(shù)據(jù)。

5.結(jié)果

等待一段時間后，應(yīng)觀測到地圖中的定位狀態(tài)變更為：RTK Fixed，則完成本地的基準站-流動站雙站同步仿真，并能夠觀測到由于主從天線帶來的定向效果。

觀測定位情況

打開GNSS信號觀測窗口、Chart圖，點擊冷啟動，等待信號穩(wěn)定后，出現(xiàn)衛(wèi)星信號柱狀圖與定位信息，并進入RTK工作模式。

觀測定向情況

點擊“姿態(tài)”窗口，可觀察到實時航向角（方位角），基本與仿真過程中的方位角一致。

至此，我們在一臺設(shè)備內(nèi)完成了對于主天線+從天線+一個獨立的RTK基站的全部仿真。

德思特GNSS模擬器GTS P7

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德思特自研GNSS模擬器GTS P7是基于Skydel的定位、導(dǎo)航和定時測試解決方案。它以易于使用、一站式、小尺寸的方式提供最高標準的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號測試。GTS P7具有高端的性能，1000Hz的模擬迭代率，支持高達700個通道（搜星數(shù)量），并可模擬高動態(tài)實時同步信號和全視野衛(wèi)星信號。支持多星座和多頻率的GNSS模擬，可以通過編程來模擬所有當前和未來的GNSS信號。

卓越的HIL仿真能力，打通多家場景仿真軟件

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創(chuàng)新的“MULTI”多實例架構(gòu)