Испытания многочастотных приемников ГНСС с поддержкой нескольких спутниковых группировок

Измерительная задача Во всех существующих ГНСС, в том числе в модернизированной GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou, уже предлагаются или запланированы услуги позиционирования на нескольких частотах в L-диапазоне. Использование разных сигналов на различных несущих помогает значительно улучшить точность и достоверность оценки местоположения (навигационного решения) приемника, а также его. Это обусловлено тем, что приемники, работающие с сигналами в диапазонах L1, L2 и L5, способны вычислять задержку сигналов в ионосфере и, как следствие, устранять соответствующую ошибку определения местоположения. В настоящее время на орбите находится более 120 спутников всех существующих ГНСС. Из большинства мест по всему миру в любой момент времени видны около 30 спутников. Каждый из этих космических аппаратов (КА) предоставляет несколько услуг позиционирования на различных частотах. Сигналы видимых спутников не только принимаются в зоне прямой видимости, но также отражаются от ближайших зданий или других препятствий.

Очевидно, что требования к приемникам растут по мере эволюции группировок ГНСС и реалистичная имитация становится все более сложной и дорогостоящей с вычислительной точки зрения. Инженерам, разрабатывающим новые приемники с поддержкой обработки сигналов от нескольких спутниковых группировок, требуется высокоточный универсальный имитатор для проверки функциональных возможностей и характеристик приемников. Такой имитатор должен обеспечить поддержку высокореалистичных сигналов для любого сочетания ГНСС (в т. ч. GPS, Galileo, ГЛОНАСС, BeiDou) и частот. В связи с этим его канал должен быть достаточно широким для охвата всех видимых спутников, большого количества услуг позиционирования (таких как L1 C/A и E1 OS), а также отраженных сигналов. Кроме того, инженеры должны иметь возможность учитывать характеристики распространения сигналов, в т. ч. влияния тропосферы и ионосферы, системные характеристики, такие как ошибки вычисления орбиты и синхронизации, а также пользовательскую среду, в т. ч. затенение сигналов и другие негативные эффекты.

Решение компании Rohde&Schwarz

Благодаря гибкой концепции добавления опций генератор R&S®SMBV100B можно использовать для самых разных сценариев испытаний. Имитатор сигналов ГНСС можно модернизировать с помощью программного обеспечения для поддержки широкого спектра сценариев — от имитации одночастотных сигналов для разработки и производственных испытаний приемников до сложных многочастотных сценариев с поддержкой стандартов нескольких спутниковых группировок, которые дают возможность точнее определять рабочие характеристики приемников и проводить более реалистичные испытания.

Возможно создание множества различных сценариев с имитацией сигналов GPS, Galileo, ГЛОНАСС и BeiDou в реальном времени по множеству каналов (до 102). Для приемника имитируемое местоположение может быть статическим, но пользователи также могут импортировать файлы маршрутов для создания динамических сценариев. Можно имитировать даже изменения пространственного положения транспортного средства. Отдельно можно менять диаграмму направленности и задавать место установки антенны. Возможное затенение сигналов, вызываемое корпусом антенны, можно моделировать с помощью файлов маски кузова транспортного средства.

Применение. Настройка многочастотных сценариев

Благодаря широкой полосе модуляции R&S®SMBV100B можно одновременно генерировать сигналы для всех основных диапазонов ГНСС, включая L1, L2 и L5, используя всего лишь один радиочастотный выход, без необходимости в дополнительном оборудовании, таком как внешние сумматоры. Это значительно упрощает проведение испытаний многочастотных приемников.

Для оценки возможностей устранения ошибок в многочастотных приемниках могут применяться различные модели ионосферы. Доступны стандартные модели, такие как модель Клобучара, используемая системой GPS, или модель NeQuick, предлагаемая системой Galileo. Также возможна загрузка прежних моделей.

Использование множества созвездий ГНСС

R&S®SMBV100B может генерировать сигналы различных ГНСС по множеству каналов (до 102), обеспечивая поддержку сложных сигналов для всесторонних испытаний приемников. Это облегчает создание реалистичных сценариев, в которых присутствуют спутники нескольких ГНСС. Пример:

Если для сценария испытаний требуется смешанный сигнал ГНСС с ограничениями по количеству спутников, такие ограничения можно настроить для каждой ГНСС. Кроме того, все спутники можно вручную включать и выключать в процессе испытаний без прерывания имитации.

Также можно регулировать отдельные уровни мощности и назначать ошибки измерения псевдодальности для каждого спутника без пересчета сценария — это особенно важно для оценки работы функции автономного контроля целостности навигационных определений в приемнике (RAIM). Реальную ситуацию с исчезновением и повторным появлением спутников можно наблюдать на встроенном имитационном мониторе (см. рис. 3).

Преимущества и ключевые особенности

Векторный генератор сигналов R&S®SMBV100B — оптимальное решение для испытаний приемников с поддержкой с несколькими ГНСС. Это устройство обеспечивает формирование реалистичных и воспроизводимых условий испытаний в контролируемой лабораторной среде со следующими ключевыми характеристиками:

• Поддержка сценариев с использованием нескольких спутниковых группировок и множества каналов (до 102)
• Поддержка всех основных ГНСС
• GPS L1/L2 (коды C/A и P), L2C, L5
• GLONASS L1/L2, код C/A
• Galileo E1, E5a, E5b
• BeiDou B1I/B2I
• QZSS/SBAS L1 C/A
• Простая настройка многочастотных сценариев