insSensor

惯性导航系统和GNSS/GPS仿真模型

全部展开页面

描述

的insSensor系统对象™模拟一种设备，该设备融合来自惯性导航系统(INS)和全球导航卫星系统(GNSS)的测量数据，如GPS，并输出融合的测量数据。

输出融合的INS和GNSS测量值:

创建insSensor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

INS = insSensor

INS = insSensor(名称、值)

描述

例子

INS= insSensor返回一个System对象，INS它模拟了一个从INS和GNSS输出测量数据的设备。

例子

INS= insSensor (名称,值）集属性使用一个或多个名称-值对。未指定的属性具有默认值。将每个属性名用引号括起来。

属性

全部展开

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．

`MountingLocation`- - - - - -平台上传感器位置(m)
`(0 0 0)`(默认)|形式的三元实值向量[xyz]

传感器在平台上的位置，单位为米，指定为三元素实值矢量形式[xyz］．该向量定义了传感器原点与平台原点的偏移量。

可调:是的

数据类型:单|双

`RollAccuracy`- - - - - -轧辊测量精度(deg)
`０．２`(默认)|非负实数

传感器本体滚转测量的精度，以度数为单位，指定为非负实标量。

卷旋转是绕着x传感器本体的-轴。滚动噪声被建模为白噪声过程。RollAccuracy设置滚动测量噪声的标准偏差。

可调:是的

数据类型:单|双

`PitchAccuracy`- - - - - -螺距测量精度(deg)
`０．２`(默认)|非负实数

传感器本体的俯仰测量精度，以度数为单位，指定为非负实标量。

球场旋转是绕着y传感器本体的-轴。基音噪声被建模为白噪声过程。PitchAccuracy定义螺距测量噪声的标准偏差。

可调:是的

数据类型:单|双

`YawAccuracy`- - - - - -偏航测量精度(deg)
`1`(默认)|非负实数

传感器体偏航测量的精度，以度数为单位，指定为非负实标量。

偏航旋转是绕着z传感器本体的-轴。偏航噪声被建模为白噪声过程。YawAccuracy定义偏航测量噪声的标准偏差。

可调:是的

数据类型:单|双

`PositionAccuracy`- - - - - -位置测量精度(m)
`(1 1 1)`(默认)|非负实数|三元素实值向量

传感器体位置测量的精度，以米为单位，指定为非负实标量或三元素实值向量。向量的元素决定了x-，y- - - - - -,z分别测量-安置。如果您指定PositionAccuracy作为标量值，然后对象将所有三个位置的精度设置为这个值。

位置噪声被建模为白噪声过程。PositionAccuracy定义位置测量噪声的标准偏差。

可调:是的

数据类型:单|双

`VelocityAccuracy`- - - - - -速度测量精度(m/s)
`0．05`(默认)|非负实数

传感器体速度测量的精度，单位为米/秒，指定为非负实标量。

速度噪声被建模为白噪声过程。VelocityAccuracy定义速度测量噪声的标准偏差。

可调:是的

数据类型:单|双

`AccelerationAccuracy`- - - - - -加速度测量精度(m/s)²）
`0`(默认)|非负实数

传感器体加速度测量的精度，单位为米/秒，指定为非负实标量。

加速度噪声被建模为白噪声过程。AccelerationAccuracy定义加速度测量噪声的标准差。

可调:是的

数据类型:单|双

`AngularVelocityAccuracy`- - - - - -角速度测量精度(deg/s)
`0`(默认)|非负实数

传感器体角速度测量的精度，单位为米/秒，指定为非负实标量。

角速度建模为白噪声过程。AngularVelocityAccuracy定义加速度测量噪声的标准差。

可调:是的

数据类型:单|双

`TimeInput`- - - - - -启用模拟时间输入
`假`或`0`(默认)|`真正的`或`1`

允许输入的模拟时间，指定为一个逻辑0（假)或1（真正的）.将此属性设置为真正的用。输入仿真时间simTime论点。

可调:没有

数据类型:逻辑

`HasGNSSFix`- - - - - -使GNSS修复
`真正的`或`1`(默认)|`假`或`0`

启用GNSS修复，指定为逻辑1（真正的)或0（假）.将此属性设置为假来模拟GNSS接收机修复的丢失。当GNSS接收机固定位丢失时，位置测量值以指定的速率漂移PositionErrorFactor财产。

可调:是的

依赖关系

若要启用此属性，请设置TimeInput来真正的．

数据类型:逻辑

`PositionErrorFactor`- - - - - -没有GNSS定位的位置误差因素
`(0 0 0)`(默认)|负的标量|1 × 3的标量向量

没有GNSS固定的位置误差因子，指定为标量或标量的1 × 3向量。

当HasGNSSFix属性设置为假，由于加速度计中的偏置常数，位置误差以二次速率增长。位置分量的位置误差E（t)可以表示为E（t) = 1/2αt²,在那里α位置误差因子是否为对应组件和t是GNSS修复丢失后的时间。在运行时，对象进行计算t基于simTime输入。计算出的E（t)的值x，y,z组件被添加到组件的相应位置gTruth输入。

可调:是的

依赖关系

若要启用此属性，请设置TimeInput来真正的和HasGNSSFix来假．

数据类型:单|双

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

随机数源，指定为这些选项之一:

“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

mt19937ar随机数生成器算法的初始种子，指定为一个非负整数。

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

测量= INS (gTruth)

测量= INS (gTruth simTime)

描述

例子

测量= INS (gTruth）对从INS传感器读数和GNSS传感器读数接收的数据进行建模。输出测量是基于传感器本体的惯性地面真实状态，gTruth．

测量= INS (gTruth，simTime）另外指定了模拟时间，simTime．要启用此语法，请设置TimeInput财产真正的．

输入参数

全部展开

`gTruth`- - - - - -传感器本体惯性地面真实状态
结构

传感器本体的惯性地真状态，在局部笛卡尔坐标下，指定为包含以下字段的结构:

场	描述
`“位置”`	位置，单位为米，指定为实数有限N- × 3矩阵的[xyz)向量。N是当前帧中的样本数。
`“速度”`	速度(v)，单位为米每秒，指定为实数有限N- × 3矩阵的[v_xv_yv_z)向量。N是当前帧中的样本数。
`“定位”`	相对于本地笛卡尔坐标系的方向，指定为以下选项之一: N元素的列向量`四元数`对象 3-by-3-by -N旋转矩阵阵列 N- × 3矩阵的[x_卷y_球场z_偏航角度每个四元数或旋转矩阵是从局部笛卡尔坐标系到当前传感器本体坐标系的一个坐标系旋转。N是当前帧中的样本数。
`“加速”`	加速度(一个)，单位为米每秒的平方，指定为实数有限N- × 3矩阵的[一个_x一个_y一个_z)向量。N是当前帧中的样本数。
`“AngularVelocity”`	角速度(ω)，以每秒平方度为单位，指定为实数有限N- × 3矩阵的[ω_xω_yω_z)向量。N是当前帧中的样本数。

字段值必须是类型双或单．

的位置，速度,取向字段是必需的。其他字段是可选的。

例子:struct('Position'，[0 0 0]，'Velocity'，[0 0 0]，'Orientation'，四元数([1 0 0 0]))

`simTime`- - - - - -仿真时间
非负实数

模拟时间，以秒为单位，指定为非负实标量。

数据类型:单|双

输出参数

全部展开

`测量`-测量传感器的身体运动
结构

测量传感器的身体运动，在局部笛卡尔坐标，返回为包含以下字段的结构:

场	描述
`“位置”`	位置，单位为米，指定为实数有限N- × 3矩阵的[xyz)向量。N是当前帧中的样本数。
`“速度”`	速度(v)，单位为米每秒，指定为实数有限N- × 3矩阵的[v_xv_yv_z)向量。N是当前帧中的样本数。
`“定位”`	相对于本地笛卡尔坐标系的方向，指定为以下选项之一: N元素的列向量`四元数`对象 3-by-3-by -N旋转矩阵阵列 N- × 3矩阵的[x_卷y_球场z_偏航角度每个四元数或旋转矩阵是从局部笛卡尔坐标系到当前传感器本体坐标系的一个坐标系旋转。N是当前帧中的样本数。
`“加速”`	加速度(一个)，单位为米每秒的平方，指定为实数有限N- × 3矩阵的[一个_x一个_y一个_z)向量。N是当前帧中的样本数。
`“AngularVelocity”`	角速度(ω)，以每秒平方度为单位，指定为实数有限N- × 3矩阵的[ω_xω_yω_z)向量。N是当前帧中的样本数。

返回的字段值具有类型双或单中对应字段值的类型相同gTruth输入。

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)

全部展开

特定于`insSensor`

`扰动`	物体上定义的扰动
`扰乱`	对物体施加扰动

所有系统对象都是通用的

`一步`	运行系统对象算法
`克隆`	创建重复的系统对象
`isLocked`	确定系统对象在使用
`重置`	使内部状态复位系统对象
`释放`	释放资源并允许更改系统对象属性值和输入特征

例子

全部折叠

从静止输入生成INS测量值

打开生活的脚本

创建一个运动结构，定义在当地东北下(NED)原点的固定位置。因为平台是固定的，所以您只需要定义一个样本。假设地面真实运动以100hz采样率采样10秒。创建一个默认的insSensor系统对象™。对象的预分配变量以保存输出insSensor对象。

Fs = 100;时间= 10;numSamples = f *时间;运动=结构(．..“位置”, 0(1、3)．..“速度”, 0(1、3)．..“定位”, (1, 1,“四元数”));INS = insSensor;positionMeasurements = 0 (numSamples, 3);velocityMeasurements = 0 (numSamples, 3);orientationMeasurements = 0 (numSamples 1“四元数”）;

在循环中，调用INS使用静止运动结构返回在本地NED坐标系下的位置、速度和方向测量值。记录位置、速度和方位测量值。

为i = 1:numSamples measurements = INS(motion);: positionMeasurements(我)= measurements.Position;: velocityMeasurements(我)= measurements.Velocity;orientationMeasurements (i) = measurements.Orientation;结束

转换方向从四元数到欧拉角的可视化目的。绘制随时间变化的位置、速度和方向测量值。

orientationMeasurements = eulerd (orientationMeasurements,“ZYX股票”，“帧”）;t = (0: (numSamples-1)) / Fs;次要情节(1,1)情节(t, positionMeasurements)标题(“位置”)包含(“时间(s)”) ylabel (“位置(m)”)传说(“北”，“东”，“下来”)子图(3,1,2)plot(t,velocityMeasurements) title(“速度”)包含(“时间(s)”) ylabel (“速度(米/秒)”)传说(“北”，“东”，“下来”子图(3,1,3)plot(t,orientationMeasurements) title(“定位”)包含(“时间(s)”) ylabel (的旋转(度))传说(“滚”，“节”，“偏航”）

图中包含3个轴对象。带有标题Position的轴对象1包含3个类型为line的对象。这些物体代表北，东，下。标题为Velocity的轴对象2包含3个类型为line的对象。这些物体代表北，东，下。带有标题方向的轴对象3包含3个类型为line的对象。这些对象代表滚转，俯仰，偏航。

为转向平台生成INS测量

打开生活的脚本

生成INS测量insSensor系统对象™。使用waypointTrajectory生成地面真理路径。

指定从传感器本体开始的地面真实方向x-轴与北对齐，端部与传感器本体对齐x-轴与东方对齐。为弧线轨迹指定路径点，并为相应的路径点指定到达时间向量。使用100hz的采样率。创建一个waypointTrajectory系统对象与路点约束，并设置SamplesPerFrame所以整个轨迹是通过一次调用输出的。

eulerAngles = [0, 0, 0;．..0, 0, 0;．..90年,0,0;．..90年,0,0);取向=四元数(eulerAngles,“eulerd”，“ZYX股票”，“帧”）;r = 20;路点= [0,0,0;．..100年,0,0;．..100 + r, r, 0;．..100 + r, 100 + r, 0);toa =[0、10、10 +(2 *π* r / 4), 20 +(2 *π* r / 4)];Fs = 100;numSamples =地板(Fs * toa(结束));路径= waypointTrajectory (“锚点”锚点,．..“TimeOfArrival”toa,．..“定位”取向,．..“SampleRate”Fs,．..“SamplesPerFrame”, numSamples);

创建一个insSensor接收INS数据的系统对象模型。设置PositionAccuracy来0．1．

ins = insSensor (“PositionAccuracy”, 0.1);

调用路径点轨迹对象，路径，以生成地面真实运动。呼叫INS模拟器，ins，利用地面真实运动来生成INS测量值。

[motion.Position, motion.Orientation,运动。速度]=路径();insMeas = ins(运动);

转换返回的方向ins到欧拉角的角度。随着时间的推移绘制完整的路径和方向。

orientationMeasurementEuler = eulerd (insMeas。取向,“ZYX股票”，“帧”）;次要情节(2,1,1)情节(insMeas.Position (: 1), insMeas.Position (:, 2));标题(“路径”)包含(“北(m)”) ylabel (“东(m)”) subplot(2,1,2) t = (0:(numSamples-1)).'/Fs;情节(t, orientationMeasurementEuler (: 1),．..t, orientationMeasurementEuler (:, 2),．..t, orientationMeasurementEuler (:, 3));标题(“定位”)传说(“偏航”，“节”，“滚”)包含(“时间(s)”) ylabel (的旋转(度)）

图中包含2个轴对象。带有标题Path的轴对象1包含一个类型为line的对象。带有标题方向的轴对象2包含3个类型为line的对象。这些物体代表偏航，俯仰，滚转。

扩展功能

C / c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

对象的功能,扰动和扰乱，不支持代码生成。万博1manbetx

使用注意事项及限制:

看到系统对象在MATLAB代码生成(MATLAB编码器)．

另请参阅

对象

gpsSensor|uavScenario

介绍了R2020b

无人机工具箱文档

万博1manbetx

尝试MATLAB, Si万博1manbetxmulink和其他产品s manbetx 845

得到审判现在

insSensor

描述

创建

语法

描述

属性

MountingLocation- - - - - -平台上传感器位置(m)(0 0 0)(默认)|形式的三元实值向量[xyz]

RollAccuracy- - - - - -轧辊测量精度(deg)０．２(默认)|非负实数

PitchAccuracy- - - - - -螺距测量精度(deg)０．２(默认)|非负实数

YawAccuracy- - - - - -偏航测量精度(deg)1(默认)|非负实数

PositionAccuracy- - - - - -位置测量精度(m)(1 1 1)(默认)|非负实数|三元素实值向量

VelocityAccuracy- - - - - -速度测量精度(m/s)0．05(默认)|非负实数

AccelerationAccuracy- - - - - -加速度测量精度(m/s)2）0(默认)|非负实数

AngularVelocityAccuracy- - - - - -角速度测量精度(deg/s)0(默认)|非负实数

TimeInput- - - - - -启用模拟时间输入假或0(默认)|真正的或1

HasGNSSFix- - - - - -使GNSS修复真正的或1(默认)|假或0

依赖关系

PositionErrorFactor- - - - - -没有GNSS定位的位置误差因素(0 0 0)(默认)|负的标量|1 × 3的标量向量

依赖关系

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

依赖关系

使用

语法

描述

输入参数

gTruth- - - - - -传感器本体惯性地面真实状态结构

simTime- - - - - -仿真时间非负实数

输出参数

测量-测量传感器的身体运动结构

对象的功能

特定于insSensor

所有系统对象都是通用的

例子

从静止输入生成INS测量值

为转向平台生成INS测量

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

无人机工具箱文档

万博1manbetx

尝试MATLAB, Si万博1manbetxmulink和其他产品s manbetx 845

`MountingLocation`- - - - - -平台上传感器位置(m)
`(0 0 0)`(默认)|形式的三元实值向量[xyz]

`RollAccuracy`- - - - - -轧辊测量精度(deg)
`０．２`(默认)|非负实数

`PitchAccuracy`- - - - - -螺距测量精度(deg)
`０．２`(默认)|非负实数

`YawAccuracy`- - - - - -偏航测量精度(deg)
`1`(默认)|非负实数

`PositionAccuracy`- - - - - -位置测量精度(m)
`(1 1 1)`(默认)|非负实数|三元素实值向量

`VelocityAccuracy`- - - - - -速度测量精度(m/s)
`0．05`(默认)|非负实数

`AccelerationAccuracy`- - - - - -加速度测量精度(m/s)²）
`0`(默认)|非负实数

`AngularVelocityAccuracy`- - - - - -角速度测量精度(deg/s)
`0`(默认)|非负实数

`TimeInput`- - - - - -启用模拟时间输入
`假`或`0`(默认)|`真正的`或`1`

`HasGNSSFix`- - - - - -使GNSS修复
`真正的`或`1`(默认)|`假`或`0`

`PositionErrorFactor`- - - - - -没有GNSS定位的位置误差因素
`(0 0 0)`(默认)|负的标量|1 × 3的标量向量

`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

`gTruth`- - - - - -传感器本体惯性地面真实状态
结构

`simTime`- - - - - -仿真时间
非负实数

`测量`-测量传感器的身体运动
结构

特定于`insSensor`

C / c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。