Создайте gpsSensor Система object™, чтобы смоделировать данные о GPS-приемнике. Примите типичную частоту дискретизации на один Гц и 1000-секундное время симуляции. Задайте ссылочное местоположение в терминах широты, долготы и высоты (LLA) Натика, MA (США). Задайте датчик как стационарный путем определения истинного положения и скорости с нулями.

fs = 1;
duration = 1000;
numSamples = duration*fs;

refLoc = [42.2825 -71.343 53.0352];

truePosition = zeros(numSamples,3);
trueVelocity = zeros(numSamples,3);

gps = gpsSensor('UpdateRate',fs,'ReferenceLocation',refLoc);

Вызовите gps с заданным truePosition и trueVelocity симулировать данные о GPS получения для стационарной платформы.

position = gps(truePosition,trueVelocity);

Постройте истинное положение и показания датчика GPS для положения.

t = (0:(numSamples-1))/fs;

subplot(3, 1, 1)
plot(t, position(:,1), ...
     t, ones(numSamples)*refLoc(1))
title('GPS Sensor Readings')
ylabel('Latitude (degrees)')

subplot(3, 1, 2)
plot(t, position(:,2), ...
     t, ones(numSamples)*refLoc(2))
ylabel('Longitude (degrees)')

subplot(3, 1, 3)
plot(t, position(:,3), ...
     t, ones(numSamples)*refLoc(3))
ylabel('Altitude (m)')
xlabel('Time (s)')

Показаниям положения управлял шумом HorizontalPositionAccuracy, VerticalPositionAccuracy, VelocityAccuracy, и DecayFactor. DecayFactor свойство управляет дрейфом в шумовой модели. По умолчанию, DecayFactor установлен в 0.999, который приближается к случайному процессу обхода. Наблюдать эффект DecayFactor свойство:

GPS показания положения теперь колеблются вокруг истинного положения.

reset(gps)
gps.DecayFactor = 0.5;
position = gps(truePosition,trueVelocity);

subplot(3, 1, 1)
plot(t, position(:,1), ...
     t, ones(numSamples)*refLoc(1))
title('GPS Sensor Readings - Decay Factor = 0.5')
ylabel('Latitude (degrees)')

subplot(3, 1, 2)
plot(t, position(:,2), ...
     t, ones(numSamples)*refLoc(2))
ylabel('Longitude (degrees)')

subplot(3, 1, 3)
plot(t, position(:,3), ...
     t, ones(numSamples)*refLoc(3))
ylabel('Altitude (m)')
xlabel('Time (s)')

GPS-приемники достигают большей точности курса как groundspeed увеличения. В этом примере вы создаете объект симуляции GPS-приемника и симулируете данные, полученные от платформы, которая ускоряется от стационарного положения.

Создайте gpsSensor по умолчанию Система object™ к данным модели, возвращенным GPS-приемником.

GPS = gpsSensor

GPS = 
  gpsSensor with properties:

                    UpdateRate: 1                  Hz         
             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                         

Создайте матрицы, чтобы описать положение и скорость платформы в системе координат NED. Платформа начинается со стационарного положения и ускоряется к в 60 м/с к северо-востоку более чем 60 секундам, затем имеет вертикальное ускорение к 2 м/с более чем 2 секунды, сопровождаемые уровнем на 2 м/с подъема в течение еще 8 секунд. Примите постоянную скорость, такую, что скорость является простой производной положения.

duration = 70;
numSamples = duration*GPS.UpdateRate;

course = 45*ones(duration,1);
groundspeed = [(1:60)';60*ones(10,1)];

Nvelocity   = groundspeed.*sind(course);
Evelocity   = groundspeed.*cosd(course);
Dvelocity   = [zeros(60,1);-1;-2*ones(9,1)];
NEDvelocity = [Nvelocity,Evelocity,Dvelocity];

Ndistance   = cumsum(Nvelocity);
Edistance   = cumsum(Evelocity);
Ddistance   = cumsum(Dvelocity);
NEDposition = [Ndistance,Edistance,Ddistance];

Данные об измерении GPS модели путем вызова GPS возразите со своими матрицами скорости и положения.

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

Постройте groundspeed и различие между истинным курсом и курсом, возвращенным средством моделирования GPS.

Как groundspeed увеличения, точность увеличений курса. Обратите внимание на то, что скоростное увеличение в течение прошлых десяти секунд не оказывает влияния, потому что дополнительная скорость не находится в наземной плоскости.

t = (0:numSamples-1)/GPS.UpdateRate;

subplot(2,1,1)
plot(t,groundspeed);
ylabel('Speed (m/s)')
title('Relationship Between Groundspeed and Course Accuracy')

subplot(2,1,2)
courseAccuracy = courseMeasurement - course;
plot(t,courseAccuracy)
xlabel('Time (s)');
ylabel('Course Accuracy (degrees)')

Симулируйте данные о GPS, полученные во время траектории из города Натика, MA, в Бостон, MA.

Задайте широту десятичного градуса и долготу для города Натика, MA USA, и Бостона, MA USA. Для простоты, набор высота для обоих мест, чтобы обнулить.

NatickLLA = [42.27752809999999, -71.34680909999997, 0];
BostonLLA = [42.3600825, -71.05888010000001, 0];

Задайте движение, которое может взять платформу от Натика до Бостона через 20 минут. Установите источник локальной системы координат NED как Натик. Создайте waypointTrajectory возразите, чтобы вывести траекторию 10 выборок за один раз.

fs = 1;
duration = 60*20;

bearing = 68; % degrees
distance = 25.39e3; % meters
distanceEast = distance*sind(bearing);
distanceNorth = distance*cosd(bearing);

NatickNED = [0,0,0];
BostonNED = [distanceNorth,distanceEast,0];

trajectory = waypointTrajectory( ...
    'Waypoints', [NatickNED;BostonNED], ...
    'TimeOfArrival',[0;duration], ...
    'SamplesPerFrame',10, ...
    'SampleRate',fs);

Создайте gpsSensor возразите против модели, получающей данные о GPS для платформы. Установите HorizontalPositionalAccuracy к 25 и DecayFactor к 0.25 подчеркнуть шум. Установите ReferenceLocation в Натик координирует в LLA.

GPS = gpsSensor( ...
    'HorizontalPositionAccuracy',25, ...
    'DecayFactor',0.25, ...
    'UpdateRate',fs, ...
    'ReferenceLocation',NatickLLA);

Откройте фигуру и постройте положение Натика и Бостона в LLA. Проигнорируйте высоту для простоты.

В цикле вызовите gpsSensor объект с траекторией основной истины, чтобы симулировать полученные данные о GPS. Постройте траекторию основной истины и модель полученных данных о GPS.

figure(1)
plot(NatickLLA(1),NatickLLA(2),'ko', ...
     BostonLLA(1),BostonLLA(2),'kx')
xlabel('Latitude (degrees)')
ylabel('Longitude (degrees)')
title('GPS Sensor Data for Natick to Boston Trajectory')
hold on

while ~isDone(trajectory)
    [truePositionNED,~,trueVelocityNED] = trajectory();
    reportedPositionLLA = GPS(truePositionNED,trueVelocityNED);

    figure(1)
    plot(reportedPositionLLA(:,1),reportedPositionLLA(:,2),'r.')
end

Как лучшая практика, выпустите Системные объекты, когда завершенный.

release(GPS)
release(trajectory)