Test efficienti di ricevitori GNSS multifrequenza e multicostellazione

Attività da eseguire

Tutti i sistemi di geolocalizzazione satellitari globali (GNSS) oggi disponibili, tra cui GLONASS, Galileo, BeiDou e GPS modernizzato, offrono già, o almeno hanno pianificato, i loro servizi di localizzazione su frequenze multiple nella banda L. L’utilizzo di vari segnali su portanti diverse contribuisce a migliorare significativamente la stima della posizione (soluzione di navigazione) di un ricevitore in termini di accuratezza e affidabilità. Ciò poiché i ricevitori che operano sui segnali L1 e L2 sono in grado di calcolare il ritardo ionosferico e, di conseguenza, rimuovono il corrispondente errore di posizione. Considerando tutti i sistemi GNSS disponibili, il numero totale di satelliti di navigazione nello spazio supera i 120. Circa 30 satelliti sono visibili in media dalla maggior parte dei luoghi di tutto il mondo. Ciascuno di questi veicoli spaziali (SV) offre più servizi di posizionamento a frequenze diverse.

Inoltre, 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 per qualsiasi combinazione di GNSS (ad es. GPS, Galileo, GLONASS o BeiDou) e frequenze quanto più realisticamente possibile. 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 o afflitte da altri tipi di disturbo.

Soluzione Rohde & Schwarz

L’opzione GNSS avanzata, R&S®SMW-K120, trasforma il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A in un potente simulatore GNSS, realizzando una soluzione compatta ed estremamente efficiente per il test di ricevitori GNSS. La speciale interfaccia utente avanzata dell'opzione GNSS rende particolarmente semplice e intuitiva l’impostazione di complessi scenari di test.

È possibile generare una moltitudine di scenari diversi con segnali GPS, Galileo, GLONASS e BeiDou, in tempo reale, con fino a 144 canali. Per il ricevitore, la posizione simulata può essere statica, ma gli utenti possono anche importare file waypoint per impostare scenari mobili. Anche le modifiche al comportamento dei veicoli possono essere simulate. È possibile modificare individualmente lo schema delle antenne e anche impostare la posizione di installazione. Il potenziale oscuramento causato dall’alloggiamento dell’antenna può essere modellato con file di mascheramento della carrozzeria dei veicoli.

Configurazione di scenari multifrequenza

Per simulare gli scenari multifrequenza, il generatore R&S®SMW200A dispone di una seconda sorgente RF integrata. Ciò rende possibile generare simultaneamente segnali per tutte le bande di frequenza GNSS più importanti, come L1, L2 e L5, utilizzando un solo strumento. È possibile applicare modelli ionosferici diversi, per valutare le capacità di mitigazione degli errori di ricevitori multifrequenza. 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. Quando si svolgono test condotti su ricevitori multifrequenza, tutti i segnali di uscita sono aggiunti in un combinatore e quindi inviati alla porta di antenna del ricevitore. In alternativa, è possibile collaudare ricevitori direttamente via radio (OTA, Over The Air) in una camera schermata. I segnali di prova sono in tal caso trasmessi al ricevitore GNSS attraverso più antenne presenti all’interno della camera.

Utilizzo di più costellazioni GNSS

Lo strumento R&S®SMW200A può generare segnali per un numero massimo di 144 canali appartenenti a diversi sistemi GNSS, per supportare il test dei ricevitori con segnali di prova complessi. In questo modo è possibile impostare facilmente scenari realistici, dove sono presenti veicoli spaziali appartenenti a tutte le costellazioni GNSS.

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. Inoltre, 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 in tempo reale. Ciò può essere utilizzato per verificare le capacità autonoma di monitoraggio dell’integrità di un ricevitore (RAIM, Receiver Autonomous Integrity Monitoring). La situazione del mondo reale in cui i satelliti scompaiono e riappaiono può essere osservata sul monitor di simulazione incorporato (vedere la figura in basso a sinistra).

Benefici e caratteristiche chiave

Il generatore R&S®SMW200A è la soluzione perfetta per collaudare il vostro ricevitore multi-GNSS in configurazione multifrequenza. Assicura condizioni di test realistiche e ripetibili in un ambiente di laboratorio controllato con le seguenti caratteristiche chiave:

• Supporto di scenari multicostellazione con fino a 144 canali
• Supporto di tutti i GNSS importanti

- GPS L1/L2 (codice C/A e P), L2C, L5

- Codice GLONASS L1/L2 C/A

- Galileo E1, E5a, E5b

- BeiDou B1I/B2I

- QZSS L1 C/A

• Facile configurazione di scenari GNSS multifrequenza