Il generatore di segnali vettoriali R&S®SMBV100B può essere trasformato in un simulatore GNSS multifrequenza e multicostellazione per il test dei ricevitori in laboratorio.
Tutti i sistemi satellitari per la navigazione globale (GNSS) oggi disponibili, tra cui GLONASS, Galileo, BeiDou e GPS modernizzato, offrono già, o almeno hanno pianificato, servizi di localizzazione che utilizzano più frequenze in banda L. L’utilizzo di vari segnali su portanti diverse contribuisce significativamente a migliorare la stima della posizione di un ricevitore (soluzione di navigazione) in termini di accuratezza, affidabilità e resilienza alle interferenze. Il miglioramento della precisione deriva dal fatto che ricevitori che operano sui segnali L1, L2 e L5 sono in grado di calcolare il ritardo ionosferico e, di conseguenza, rimuovono il corrispondente errore di posizione. Prendendo in considerazione tutti i sistemi GNSS disponibili, nello spazio sono presenti oltre 120 satelliti per la navigazione. In media, circa 30 satelliti sono visibili dalla maggior parte dei luoghi di tutto il mondo. Ciascuno di questi veicoli spaziali (SV) offre più servizi di posizionamento a frequenze diverse. I segnali dei satelliti visibili non sono solo ricevuti tramite un unico percorso in visibilità ottica (LOS, line of sight), ma sono anche riflessi dagli edifici nelle vicinanze o da altri ostacoli.
Ovviamente, i requisiti dal lato del ricevitore aumentano con l’evoluzione nelle costellazioni GNSS; le simulazioni realistiche diventano sempre più complesse e costose in termini di capacità di calcolo richiesta.
I progettisti che sviluppano nuovi ricevitori in grado di elaborare segnali multicostellazione richiedono un simulatore altamente accurato e versatile per convalidare la funzionalità e le prestazioni. Il simulatore deve essere in grado di fornire segnali quanto più realistici possibile per qualsiasi combinazione di costellazioni GNSS (ad es. GPS, Galileo, GLONASS o BeiDou) e frequenze. Per questo motivo, il suo budget di canale deve essere abbastanza grande da coprire tutti i veicoli spaziali visibili, l’elevato numero di servizi di posizionamento (come L1 C/A o E1 OS) e anche gli echi riflessi. Inoltre, i progettisti devono essere in grado di tenere conto delle caratteristiche di propagazione del segnale, come gli effetti troposferici e ionosferici, le caratteristiche del sistema, come l’orbita e gli errori di clock, e l’ambiente dove si troverà l'utilizzatore finale, ad esempio in aree più o meno oscurate da ostacoli o afflitte da altri tipi di disturbo.
Il generatore SMBV100B può creare segnali GNSS per tutte le bande di frequenza insieme, semplificando le impostazioni dei test multifrequenza.
Grazie alla sua architettura flessibile, è possibile utilizzare il generatore R&S®SMBV100B per effettuare un’ampia varietà di test. Iniziando con segnali a frequenza singola per lo sviluppo di ricevitori e i test di produzione, è possibile eseguire l’upgrade del simulatore GNSS tramite software per supportare scenari multicostellazione e multifrequenza, il che consente la caratterizzazione avanzata del ricevitore e il test delle prestazioni.
È possibile generare una moltitudine di scenari diversi con segnali GPS, Galileo, GLONASS e BeiDou, in tempo reale, con fino a 102 canali. Per il ricevitore, la posizione simulata può essere statica, ma gli utenti possono anche importare file waypoint per impostare scenari dinamici. Anche le modifiche al comportamento dei veicoli possono essere simulate. È possibile modificare individualmente lo schema delle antenne e impostare la posizione di installazione dell’antenna. Il potenziale oscuramento causato dall’alloggiamento dell’antenna può essere modellato utilizzando file di mascheramento della carrozzeria dei veicoli.
Fig. 2: Gli scenari multifrequenza e multicostellazione possono essere configurati in modo molto semplice ed efficiente con il simulatore GNSS del generatore R&S®SMBV100B.
Configurazione di scenari multifrequenza
Grazie all’elevata larghezza di banda di modulazione del generatore R&S®SMBV100B, è possibile generare simultaneamente segnali per tutte le bande importanti di frequenza GNSS, quali L1, L2 e L5 su una sola uscita RF senza l’esigenza di apparecchiature aggiuntive quali i combinatori esterni. Ciò semplifica notevolmente i test dei ricevitori multifrequenza.
Per valutare le capacità di mitigazione degli errori dei ricevitori multifrequenza è possibile applicare diversi modelli ionosferici. Sono disponibili modelli standard, come ad esempio il modello Klobuchar utilizzato da GPS, o il modello NeQuick proposto da Galileo, ma è possibile caricare anche modelli storici.
Utilizzo di più costellazioni GNSS
Lo strumento R&S®SMBV100B può generare segnali per un numero massimo di 102 canali appartenenti a diversi sistemi GNSS, per supportare il test dei ricevitori con segnali di prova complessi. Ciò semplifica l’impostazione di scenari realistici dove sono presenti satelliti appartenenti a più costellazioni GNSS. Per esempio:
| Sistema | N. di SV | Segnali | N. di canali |
|---|---|---|---|
| GPS | 8 | L1 C/A, L5 | 8 × 2 = 16 |
| Galileo | 8 | E1 OS, E5a, E5b | 8 × 3 = 24 |
| GLONASS | 7 | L1 C/A, L2 C/A | 7 × 2 = 14 |
| Totale | 23 | 54 |
Se lo scenario di prove richiede un segnale GNSS misto con un numero predefinito, minimo e massimo, di satelliti, questi limiti possono essere impostati per ciascun GNSS. Tutti i satelliti possono essere attivati o disattivati manualmente e immediatamente, senza interrompere la simulazione.
È anche possibile variare i singoli livelli di potenza o assegnare errori di pseudorange a ciascun satellite senza ricalcolare lo scenario: una funzioneideale per verificare le capacità di monitoraggio autonomo dell’integrità dei ricevitori (RAIM) di un ricevitore. La situazione del mondo reale in cui i satelliti scompaiono e riappaiono può essere osservata sul monitor di simulazione incorporato (vedere Fig. 3).
Fig. 3: Le costellazioni GNSS e i livelli di potenza dei satelliti possono essere osservati sul monitor di simulazione incorporato.
Benefici e caratteristiche chiave
Il generatore R&S®SMBV100B è la soluzione perfetta per effettuare i test sui ricevitori multicostellazione. Assicura condizioni di test realistiche e ripetibili in un ambiente di laboratorio controllato con le seguenti caratteristiche chiave:
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