【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多源融合导航，具体涉及一种开放式架构的多源融合导航系统集成系统及方法。
技术介绍
1、多源融合导航是国家综合pnt(positioning,navigation and timing)体系下应用终端的重要技术发展方向。由于面对多种载体、应用场景、导航信息源等，在现实的交通条件下，多源融合导航系统的设计、实施和测试均是昂贵、费时、复杂且通常不可复制的，这使得在数字孪生平台中以模型代替实际载体、实施密集仿真测试成为验证多源融合导航系统的最有效方法。然而，目前的数字孪生平台存在如下两方面的局限：一是应用领域多样化，不同的数字孪生平台在运载体建模、虚拟场景模拟、动力学仿真、算法开发测试等方面各具优势，使得单个数字孪生平台无法涵盖多源融合导航系统设计与测试的各个方面；二是不同的数字孪生平台之间交互性差，由于部分数字孪生平台需要部署在不同的终端上，使得将这些平台集成在一起协同开发变得困难。
2、目前尚未有相关方案解决现有数字孪生平台的以上局限性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种开放式架构的多源融合导航系统集成系统及方法，能够在单个数字孪生平台上涵盖多源融合导航系统设计与测试，且不同数字孪生平台部署于不同的终端时，可实现较好的交互性。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一种开放式架构的多源融合导航系统集成系统，包括信号发生终端和算法测试终端。
4、信号发生终端用于搭建数字孪生平台完成测试虚拟场景的搭建
5、载体库模块用于通过车辆建模得到车辆模型、以及通过行人建模得到的行人模型。
6、场景库模块用于虚拟场景的构建和渲染。
7、传感器模块用于多源融合导航系统所使用各种传感器的建模和部署。
8、算法测试终端包括数据处理模块、扰动库模块、算法库模块以及可视化模块。
9、数据处理模块用于接收来自信号发生终端的各种传感器原始数据，并对传感器原始数据进行处理以生成标准的姿态、速度、位置导航信息。
10、扰动库模块用于模拟仿真过程中各种类型的扰动。
11、算法库用于开发和测试多种多源融合导航算法。
12、可视化模块用于显示仿真场景和实时数据。
13、本专利技术实施例还提供了一种开放式架构的多源融合导航系统集成方法，采用上述的开放式架构的多源融合导航系统集成系统，执行如下集成方法，具体包含信号发生终端集成方法、算法测试终端集成方法和跨终端联合仿真测试集成方法：
14、信号发生终端集成方法，在信号发生终端中选择数字孪生平台完成测试虚拟场景的搭建、运载体模型建立和传感器的部署，从而构建一个模拟真实世界的数字孪生环境，作为多源融合导航系统测试的信号产生源。
15、算法测试终端集成方法，在算法测试终端中选择数学处理软件完成信号源数据获取与处理、算法开发测试、扰动注入和结果可视化，实现开发、调试和优化各种类型的多源融合导航算法，确保其在不同扰动情况下均正常运行并达到预期的结果。
16、跨终端联合仿真测试集成方法，将信号发生终端中数字孪生场景仿真过程的信号源数据按照格式进行打包，然后通过无线网络通讯或者有线传输的方式实时传送到算法测试终端，从而实现信号发生终端和算法测试终端联合调试所设计的多源融合算法。
17、进一步地，信号发生终端集成方法，包含以下步骤：
18、步骤s1：搭建任务需求的场景，然后加载对应的世界地图，导入相关环境物体模型，获得仿真场景。
19、步骤s2：预先构建载体库，载体库中的载体模型包括通过车辆建模得到车辆模型和通过行人建模得到的行人模型，导入载体模型。
20、查找载体库中是否存在所需的车辆模型，若有，则导入相关车辆模型，若没有，则按照载体库模块所支持的模型文件格式进行建模，设置其物理特性和动力学模型，获得相关车辆模型并导入。
21、步骤s3：根据导入的车辆模型，部署模拟传感器。
22、步骤s4：通过设置控制脚本，使车辆模型在所搭建的虚拟环境中按照设定的任务进行动作，同时根据实际需要，调整传感器模型的参数，实现场景库、载体库和传感器库三者的统一部署。
23、进一步地，算法测试终端集成方法包含以下步骤：
24、步骤s1：通过数据处理模块自由选择和接收目标传感器的测量数据，并对原始数据进行预处理，将处理后的可用信息存储成数据包的形式传入算法库模块进行处理。
25、步骤s2：在获得有效的传感器数据后，调用算法库模块中已有的算法对数据进行导航解算，测试和验证算法的性能。
26、步骤s3：在扰动库模块中生成随机扰动信号，将其注入到传感器的测量数据中，测试所用导航算法在不同扰动条件下，多源融合导航系统的鲁棒性和抗干扰能力是否满足要求。
27、步骤s4：通过可视化库模块观察仿真场景和实时数据，并观测所用导航算法的解算结果的实时动态曲线，通过界面交互，调整算法参数。
28、进一步地，跨终端联合仿真测试集成方法包含以下步骤：
29、步骤s1：将信号发生终端和算法测试终端进行通信连接；通信连接方式为：通过连接同一局域网的无线方式或者通过串口通讯的有线连接方式。
30、步骤s2：创建通信节点，在多源融合导航集成系统中，每个执行单元都是一个数据通信节点；其中载体库模块中的执行单元为载体模型，传感器模块中的执行单元为传感器，算法库模块中的执行单元为各导航算法，由此创建的通信节点包括载体节点、传感器节点和导航算法节点。
31、步骤s3：信号发生终端和算法测试终端之间通过发布者/订阅者模式进行通信，信号发生终端各节点发布设定主题的消息，算法测试终端各节点则可以订阅并接收这些消息。
32、步骤s4：定义消息类型，每种需要传输的信号源数据都是一个消息，根据该数据的类型来定义消息的格式。
33、步骤s5：设置通信网络控制器，用于跟踪多源融合导航系统中的通信节点和消息，所有通信节点都连接到通信网络控制器，以便所有通信节点找到彼此。
34、步骤s6：启动信号发生终端和算法测试终端的各通信节点，信号发生终端的通信节点将需要传输的信号源数据以约定格式进行打包发布，而算法测试终端的通信节点则以该约定格式进行数据接收，实现信号源数据在两个终端之间的实时传输。
35、有益效果：
36、1：本专利技术提供了一种开放式架构的多源融合导航系统集成系统，可以模拟多源融合导航系统真实测试中的各个环节，实现更为模块化、流程化、规范化的多源融合导航系统仿真测试，系统测试结果更加真实可信，对于系统的实际测试具有极大的参考价值。同时该设备可以支持第三方开发者通过接口集成自己的导航数据和服务，从而进一步丰富系统的导航功能，促进不同导航数据和服务的整合，提高多源融合导航系统的适应性和灵活性。
3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开放式架构的多源融合导航系统集成系统，其特征在于，包括信号发生终端和算法测试终端；
2.一种开放式架构的多源融合导航系统集成方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的开放式架构的多源融合导航系统集成系统，执行如下集成方法，具体包含信号发生终端集成方法、算法测试终端集成方法和跨终端联合仿真测试集成方法：
3.如权利要求1所述的一种开放式架构的多源融合导航系统集成方法，其特征在于，所述信号发生终端集成方法，包含以下步骤：
4.如权利要求1所述的一种开放式架构的多源融合导航系统集成方法，其特征在于，所述算法测试终端集成方法包含以下步骤：
5.如权利要求1所述的一种开放式架构的多源融合导航系统集成方法，其特征在于，所述跨终端联合仿真测试集成方法包含以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种开放式架构的多源融合导航系统集成系统，其特征在于，包括信号发生终端和算法测试终端；
2.一种开放式架构的多源融合导航系统集成方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的开放式架构的多源融合导航系统集成系统，执行如下集成方法，具体包含信号发生终端集成方法、算法测试终端集成方法和跨终端联合仿真测试集成方法：
3.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈凯，左健文，唐嘉乔，李岳伦，杨子傲，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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