德思特干货 | Skydel 天线模型配置详解：从信号增益到物理姿态的完整设置指南

Skydel是一款软件定义的GNSS仿真模拟引擎，也是德思特GNSS模拟器GTS P7的核心驱动。它创新性地采用了软件定义架构，兼具两全其美的优势：顶级GNSS 模拟器获得的高端性能，以及使用其 GNSS 软件架构的硬件所带来的规模经济性和灵活性。

Skydel是为满足苛刻的模拟要求而设计的，它擅长在实验室中重现各种真实世界的场景。可以实现广泛的模拟器配置，从简单的桌面设置到多波段暗室，提供了GNSS模拟器的高端性能和软件定义架构的经济性和灵活性。包含丰富的功能集，支持高达1000个通道（搜星数量）、具有1000 Hz模拟迭代率、用户定义脚本的远程控制。所有功能都集成在一个现代化、精简的用户界面中，信号数量几乎不受限制，提供最高质量的实时GNSS模拟。

今天德思特为您详细解析Skydel中天线模型的核心设置。您将了解如何通过CSV文件定义天线增益方向图、设置天线相对于载体的物理位姿，并利用序列化功能在仿真中切换不同模型，以实现更真实的信号仿真。

一、简介

在Skydel中，天线模型在Settings – Vehicle – Antenna中进行设置，其中天线指代的是GNSS接收设备。天线模型尽可能模拟现实中Vehicle的GNSS接收机，主要提供如下的设置选项：

• 信号层面：天线对GNSS信号接收频段、信号相位、信号的空间分布范围；
• 物理层面：天线相对于Vehicle的位置及姿态；
• 仿真运行层面：提供在运行时切换不同天线模型的功能。

在仿真中，似乎只对于信号层面进行设置就可以，但是对于天线物理层面设置是有必要性：

• 天线位置：天线的位置和Vehicle的几何中心可以设置不重合，此时Skydel仿真信号的位置和接收机解析的输出位置有固定的差值；
• 天线姿态：通信层面的所设置的信号范围和空间分布角度，是基于天线姿态来确定参考系的。

可以看出Skydel尽可能模拟每一个细节，包括天线的位置和姿态，这两个变量均对接收到的信号有影响。

二、天线增益/相位模型

在信号层面，可以对信号的增益、相位进行设置。由于两者设置方式几乎一样，本节以信号增益为例。相关设置如下图所示：

在”Gain pattern and Gain Offset”中，可以设置天线对于不同频段信号的增益值；在点击”More”选项后，能够对不同的仰角、方位角所能够接收到的信号增益进行具体设置：

在这个三维图中，横坐标表示方位角，纵坐标表示仰角。在某点颜色的深浅，代表该位置功率的增益大小。如图中标注的一点表示：仰角为21.1°，方位角为-45.7°的天空方向，该频段的信号增益为-2.81dB。

注意：仰角范围为-90°至90°，方位角范围为-180°至180°，其参考的坐标为天线的姿态，而天线的姿态随着Vehicle的轨迹移动发生变化。在默认情况下，Vehicle朝前的位置方位角为0°，地球水平面的仰角为0°。

对仰角、方位角的设置需导入一个只含数值的csv文件，该文件的一行代表一个仰角度数，一列代表一个方位角度数。文件可以有若干行、若干列，Skydel将对行、列自动进行线性插值。文件的格式如下：

一个CSV文件定义一个天线增益模型，要点如下：

• 每一个CSV文件实际上是一个数值矩阵。Skydel将自动进行线性插值，创建连续的3D天线增益模型；
• 增益的单位是dB，角度的单位是°；
• 从上往下，第一行代表-90°仰角，末行代表90°仰角；从左往右，第一列代表0°方位角，未列代表360°方位角（即-180°方位角）；
• 其余每一行都是仰角的均匀划分；
• 其余每一列都是方位角的均匀划分

以一个简单的CSV文件为例，假设某个CSV文件的内容如下：

CSV

1   1,2,3

2   4,5,6

3   7,8,9,

其含义是：

• 第一列代表方位角为0°的增益，第二列代表方位角为120°的增益，第三列代表方位角-120°的增益；
• 共有三行，仰角变化的步长为90°。第一行表示仰角为-90°的增益，第二行表示仰角为0°的增益，第三行表示仰角为90°的增益。

在系统默认的天线模型中，一共有181行、1列，即仰角步长为1°；方位角的增益没有变化。

三、天线位置/姿态模型

天线的位置/姿态模型用于对天线相对于Vehicle的位置进行设置。默认情况下，X=Y=Z=0，roll=pitch=yaw=0。

四、序列化模型切换

在仿真过程中，天线模型是不能改变的；但在仿真开始之前，可以通过序列化模型设置，提前给定在某个仿真时间点切换的天线模型。

如果在t=0时没有指定模型，系统将采用默认模型，直到模型切换。