به عنوان یکی از اجزای اصلی زیرساخت های اطلاعات ملی، سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی (GNSS) به طور عمیق در زمینه های کلیدی مانند دفاع ملی، هوافضا،حمل و نقل هوشمند، و اینترنت اشیاء. دقت موقعیت، قابلیت اطمینان و قابلیت های ضد تداخل آنها مستقیماً امنیت و اثربخشی برنامه های کاربردی پایین را تعیین می کند.با شبکه سازی کامل چهار سیستم بزرگ ناوبری جهانی، گسترش تسریع شده ستاره های ماهواره ای در مدار پایین زمین و اجرای گسترده برنامه های نوظهور مانند رانندگی مستقل و هواپیماهای بدون سرنشین،محیط عملیاتی که تجهیزات ناوبری ماهواره ای با آن مواجه می شوند به طور فزاینده ای پیچیده می شودآزمایش های شبیه سازی سنتی یک محور و کم دینامیک دیگر نمی توانند الزامات سختگیرانه تأیید عملکرد را برآورده کنند.منجر به رشد انفجاری در تکنولوژی آزمایش شبیه سازی چند محور، که تبدیل به یک حمایت اصلی برای ترویج توسعه با کیفیت بالا از صنعت ناوبری ماهواره ای شده است.

منمحرک های اصلی رشد تقاضا برای شبیه سازی چند محور

افزایش تقاضا برای شبیه سازی چند محور (در درجه اول شبیه سازی سه محور، قادر به شبیه سازی همزمان در جهت پیچ، رول و yaw،با برخی از محصولات پیشرفته که به اتصال چند محور گسترش می یابد) نتیجه یک عامل واحد نیست.، بلکه یک نتیجه اجتناب ناپذیر است که توسط نیروهای متعدد از جمله تکرار تکنولوژی، ارتقاء سناریو، راهنمایی سیاست و رقابت بازار هدایت می شود.

(i) گسترش سناریوهای کاربردی پیشرفته باعث افزایش دقت آزمایش می شود.

بخش های دفاعی و هوافضا، به عنوان حوزه های اصلی برای نیازهای شبیه سازی چند محور، همچنان شاهد افزایش تقاضا هستند.و سیستم های ناوبری هوا باید موقعیت ثابت را تحت سرعت بالا حفظ کنند.، قابلیت حرکتی بالا و محیط های بسیار گیر کرده. شبیه سازی چند محور می تواند تغییرات پیچیده موضع و مسیرهای پویا هواپیما را با دقت بازتولید کند.بررسی ثبات عملکرد تجهیزات ناوبری در شرایط شدیدبنابراین حجم خرید شبیه سازهای چند محوری با درجه بالا همچنان در حال رشد است. در زمینه هوافضا، دوربين های شبیه سازی سه محور با دقت بالا در C919 COMAC به طور گسترده ای استفاده می شود.,پروژه های پرتاب کننده های نسل جدید و پروژه های ساخت ماهواره های مدار زمین پایین برای آزمایش بار مفید ماهواره ای و تأیید سیستم ناوبری هواپیما.

در بخش غیرنظامی، توسعه در مقیاس بزرگ رانندگی مستقل و هواپیماهای بدون سرنشین به یک محرک رشد قابل توجهی برای تقاضا برای شبیه سازی چند محور تبدیل شده است.سطح 2 و بالاتر از خودروهای مستقل به موقعیت گذاری انضمام GNSS و IMU (Inertialواحد اندازه گیری) شبیه سازی چند محور می تواند همزمان سیگنال های GNSS و اطلاعات سرعت و زاویه مسیر سه محور را ارائه دهد.بررسی دقیق قابلیت اطمینان الگوریتم فیوژن و دقت موقعیت گذاری خودرو در سناریوهای پویا مانند چرخشدر زمینه هواپیماهای بدون سرنشین، چرخدانه های شبیه سازی سه محور با دقت بالا تبدیل به تجهیزات اصلی برای آزمایش سیستم کنترل پرواز / ناوبری جاودان شده اند.شبیه سازی تغییرات حالت هواپیماهای بدون سرنشین در طول پرواز و ارائه پشتیبانی قابل اعتماد برای ارزیابی عملکرد جامع آنها.

- توسعه یکپارچه فناوری های ناوبری پیچیدگی آزمایش را افزایش می دهد.

در حال حاضر، ناوبری ماهواره ای از موقعیت یابی با یک سیگنال به موقعیت یابی فیوژن چند سنسور با استفاده از GNSS، IMU، SLAM بصری و LiDAR در حال تکامل است.این مدل فیوژن می تواند کمبودهای روش های ناوبری واحد را جبران کند و قابلیت اطمینان موقعیت در محیط های پیچیده را بهبود بخشد، اما همچنین به طور قابل توجهی مشکل آزمایش را افزایش می دهد. آزمایش شبیه سازی چند محور می تواند شبیه سازی همزمان سیگنال های ناوبری، اندازه گیری بی وقفه و تغییرات موضع را به دست آورد،که به طور کامل با الزامات آزمایش موقعیت گیری فیوژن چند سنسور مطابقت داردمی تواند به طور همزمان عملکرد جنبه های متعدد مانند دریافت سیگنال GNSS، جمع آوری داده های IMU و پردازش الگوریتم همجوشی را تأیید کند.تبدیل شدن به یک روش آزمایشی ضروری در تحقیق و توسعه و تولید تجهیزات ناوبری فیوژن.

علاوه بر این، استفاده گسترده از فن آوری های ضد تداخل و ضد جعل نیز باعث افزایش تقاضا برای شبیه سازی چند محور شده است.با پیچیده شدن محیط الکترومغناطیسی، دستگاه های ناوبری با خطرات تداخل در حال افزایش روبرو هستند. شبیه سازی چند محور می تواند سناریوهای پیچیده ای مانند تداخل شدید، جعل سیگنال و اثرات چند مسیر را شبیه سازی کند.بررسی قابلیت های ضد تداخل دستگاه و قابلیت های تشخیص سیگنال.

(iii) بهینه سازی بهره وری و هزینه آزمایش برای بهبود بهره وری هزینه شبیه سازی چند محور

در مقایسه با آزمایشات خودروهای در فضای باز و پرواز، آزمایش شبیه سازی چند محور مزایای قابل توجهی مانند قابلیت کنترل بالا، بهره وری بالا و هزینه پایین را ارائه می دهد.آزمایش در فضای باز محدود به عوامل مانند آب و هوا است، محل و مقررات، که منجر به چرخه های طولانی آزمایش، هزینه های بالا و دشواری در تولید سناریوهای شدید می شود.شبیه سازی چند محور می تواند به طور دقیق سناریوهای پیچیده مختلف را در محیط آزمایشگاهی تولید کند، امکان تأیید عملکرد سریع، تشخیص خطا و بهینه سازی تکراری تجهیزات را فراهم می کند، چرخه تحقیق و توسعه را به طور قابل توجهی کوتاه می کند و هزینه های آزمایش را کاهش می دهد.

علاوه بر این، ارتقاء هوشمندانه و ماژولار تجهیزات شبیه سازی چند محوری، بهره وری هزینه آن را بهبود بخشیده است. شبیه سازهای مدرن چند محوری معماری تعریف شده توسط نرم افزار را اتخاذ می کنند.پشتیبانی از شبیه سازی چند نمونه، کنترل خارجی API، و واردات سیگنال سفارشی. یک دستگاه می تواند عملکرد چندین شبیه ساز سنتی را انجام دهد،در حالی که همچنین دارای قابلیت های شبیه سازی حلقه بسته در زمان واقعی با تاخیر کمتر از 5ms استاین مورد نیازهای آزمایش در مقیاس بزرگ و با کارایی بالا را برآورده می کند و باعث می شود که این یک انتخاب مهم برای شرکت ها برای کاهش هزینه ها و افزایش کارایی باشد.

IIسناریوهای کاربردی اصلی و وضعیت فعلی توسعه فناوری شبیه سازی چند محور

در حال حاضر، فناوری شبیه سازی چند محور در زمینه های مختلف مانند دفاع ملی، هوافضا، حمل و نقل هوشمند و نقشه برداری و نقشه برداری با دقت بالا به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است.ایجاد یک الگوی کاربردی متنوعدر عین حال، این فناوری نیز به طور مداوم در حال تکرار و ارتقاء است و به سمت دقت بالا، پویایی بالا، هوش و ادغام توسعه می یابد.

(i) سناریوهای کاربردی اصلی

1صنعت دفاعی: عمدتا برای آزمایش عملکرد سیستم های ناوبری موشکی، کشتی و هوایی استفاده می شود.شبیه سازی تغییرات موضع سلاح ها و تجهیزات تحت مانور سریع و محیط های الکترومغناطیسی پیچیده، بررسي دقيقيت موقعيت گيري، قابليت ضد تداخل و امنيت تجهیزات ناوبدي و تامين عملکرد پايدار آن در محیط جنگهمچنین برای آزمایش تجهیزات ناوبری سربازان و هواپیماهای بدون سرنشین برای بهبود قابلیت های جنگی تجهیزات استفاده می شود..

2زمینه هوافضا: برای شبیه سازی ماهواره ای در مدار، بررسی ناوبری پرتاب موشک، گواهینامه قابلیت پرواز تجهیزات هوایی هوانوردی غیرنظامی استفاده می شود.و آزمایش ستاره های ماهواره ای در مدار پایین زمیناز طریق شبیه سازی چند محور، حالت پرواز و تغییرات مدار هواپیما را بازتولید می کند، توانایی همکاری سیستم ناوبری با سایر بارهای مفید را تأیید می کند،و اجرای بدون مشکل ماموریت های هوافضا را تضمین می کند..

3• حمل و نقل هوشمند: تمرکز بر آزمایش موقعیت گیری فیوژن وسایل نقلیه مستقل، شبیه سازی تغییرات حالت وسایل نقلیه در دره های شهری، رانندگی با سرعت بالا،و شرایط پیچیده جاده، بررسی دقت موقعیت و ثبات سیستم GNSS/IMU که به شدت به هم متصل است،و همچنین برای آزمایش عملکرد ترمینال های ناوبری داخل خودرو برای بهبود تجربه کاربر از محصولات استفاده می شودعلاوه بر این، همچنین برای آزمایش سیستم های ناوبری برای ترانزیت راه آهن هوشمند برای اطمینان از ایمنی عملیات قطار استفاده می شود.

4سایر زمینه ها: در زمینه نقشه برداری و نقشه برداری با دقت بالا، برای آزمایش دقت موقعیت ابزار نقشه برداری استفاده می شود.شبیه سازی تغییرات موضع تجهیزات زمین سنجی در زمین های پیچیده، و بهبود دقت داده های نظرسنجی؛ در زمینه های اینترنت اشیاء و دستگاه های پوشیدنی،برای آزمایش عملکرد ترمینال های ناوبری کوچک استفاده می شود تا نیازهای آزمایش مصرف انرژی کم و اندازه کوچک را برآورده کند.در زمینه های تحقیقات علمی و آموزش، از آن برای آموزش و تحقیق و توسعه فناوری ناوبری ماهواره ای استفاده می شود و از نوآوری های تکنولوژیکی پشتیبانی می کند. 

- وضعیت فعلی توسعه تکنولوژی

در حال حاضر، فناوری شبیه سازی چند محور یک سیستم صنعتی نسبتاً بالغ را تشکیل داده است، با پیشرفت های مداوم در فن آوری های اصلی و بهبود پایدار عملکرد محصول.از نظر دقت، دقت حالت شبیه سازهای چند محور پیشرفته به سطح دو ثانیه قوس رسیده است،که امکان بازتولید دقیق تغییرات کوچک حالت حامل را فراهم می کند و الزامات آزمایش تجهیزات ناوبری با دقت بالا را برآورده می کند.از نظر عملکرد پویا، برخی از محصولات می توانند یک عملکرد زاویه ای داشته باشند.نرخدر محدوده ±1000°/s و محدوده شتاب ±10g، شبیه سازی سناریوهای پویای شدید مانند هواپیماهای ابرصوتی. از نظر همگام سازی، خروجی همگام سیگنال های GNSS،داده های اندازه گیری بی وقفه، و داده های حالت به دست آمده است، با دقت همگام سازی به سطح میکروسکنید، سازگار با نیازهای آزمایش های فیوژن چند سنسور.