GPSFault 模块文档¶
所属工具箱：RflySim PHM
简介¶
一句话描述：该模块可根据输入的故障配置对原始GPS信息注入指定故障，输出封装为总线格式的故障后GPS信号，用于无人机PHM（预测与健康管理）仿真场景。
该模块属于RflySim PHM接口库，是RflySim工具链中无人机故障仿真功能的核心组成模块，主要用于GPS传感器各类故障的注入仿真。模块接收平面地球框架下的原始位置信息和故障配置输入，根据故障标志和故障参数调整GPS输出噪声、3D固定状态以及可用卫星数量，最终将处理后的GPS信号封装为总线输出。
该模块常配合FaultParamsExtract模块使用，支持与CopterSim、RflySim3D以及PX4飞控联合仿真，可在闭环仿真中模拟GPS漂移、信号失锁、卫星数异常等各类GPS故障，适用于无人机GPS故障诊断、容错控制算法的验证开发场景。
端口说明¶
输入端口（Inputs）¶
| 端口名 | 数据类型 | 维度 | 说明 |
|---|---|---|---|
Xe |
double |
3×1 |
平面地球框架中的位置输入 |
FaultIn |
double |
N×1 [待确认] |
故障输入，包含故障类型和故障参数信息 |
输出端口（Outputs）¶
| 端口名 | 数据类型 | 维度 | 说明 |
|---|---|---|---|
GPSSignal |
Bus |
- | 封装了3DFix、GPSOut、Sats信号的Simulink总线输出 |
参数配置（Parameters）¶
本模块无可配参数。
模块特性（Block Characteristics）¶
| 特性项 | 值 |
|---|---|
| 支持的数据类型 | double、single |
| 直接馈通（Direct Feedthrough） | 是 |
| 采样时间 | 继承 |
| 代码生成支持 | 否 |
数据通信协议¶
本模块不涉及网络通信。
相关模块¶
| 模块名 | 说明 |
|---|---|
FaultParamsExtract |
从故障输入向量中提取各类故障的参数，可用于提取GPS故障参数供本模块使用 |
注意事项与常见问题¶
- 初始化顺序：该模块依赖RflySim平台的仿真环境初始化，需要将其放置在
FaultParamsExtract模块之后搭建模型，确保故障参数能够正常解析输入，否则会出现参数解析错误导致仿真异常。 - 参数维度要求：输入
GPSFaultParam必须为长度为3的向量，分别对应噪声增益、3D固定值、卫星数量三个参数，维度不匹配会导致模块运算报错，无法生成正常输出。 - 故障ID匹配：该模块仅支持故障ID为123546的GPS故障注入，若使用其他故障ID，需要对应修改模块内部的故障判断逻辑，否则无法触发对应故障效果。
- 输出总线适配：模块输出为总线类型
GPSSignal，该总线需要与RflySim飞控接口模块的GPS输入总线格式匹配，若自定义总线结构，需要保证包含3DFix、GPSOut、Sats三个信号，否则会出现总线连接报错。 - 采样时间匹配：模块需要与飞哨模块、原始GPS输出模块设置相同的采样时间，若采样时间不匹配，会导致故障注入时序异常，出现位置输出跳变或者故障不生效的问题。
- 故障增益范围：若需要实现GPS信号完全丢包故障，可将
GPSFaultParam(1)设置为0，请勿设置过大的增益值，否则会导致位置输出溢出，引发飞控保护停机。
更新日志¶
v4.10(2024-07-25): 初始版本发布，实现GPS故障注入功能，支持通过故障参数调整GPS噪声、3D固定状态与卫星数量，输出封装为总线信号。