Testes simples de receptores GNSS de múltiplas frequências e constelações

Sua tarefa

Todos os sistemas de navegação global por satélite (GNSS) disponíveis, inclusive GPS modernizado, GLONASS, Galileo e BeiDou, já oferecem, ou ao menos planejam oferecer, serviços de posicionamento em diversas frequências da banda L. O uso de diversos sinais em diferentes operadoras ajuda a melhorar significativamente a estimativa de posição (solução de navegação) de um receiver, com relação a critérios de precisão, confiabilidade e resistência a interferências. Isso acontece porque os receivers que funcionam nos sinais L1, L2 e L5 conseguem calcular o atraso ionosférico e, consequentemente, remover o erro correspondente de posicionamento. Considerando todos os GNSSs disponíveis, há mais de 120 satélites de navegação no espaço. Em média, cerca de 30 satélites podem ser vistos da maior parte do mundo. Cada veículo espacial (SV) fornece diversos serviços de posicionamento em diferentes frequências. Os sinais dos satélites visíveis não são apenas recebidos via linha de visão (LOS), mas também são refletidos de prédios próximos ou outros obstáculos.

Obviamente, as demandas relacionadas ao receiver aumentam com a evolução das constelações de GNSS, e simulações realistas se tornam mais complexas e computacionalmente caras.

Os engenheiros que desenvolvem novos receivers capazes de processar sinais multiconstelação precisam de um simulador altamente preciso e versátil para validar a funcionalidade e o desempenho. O simulador precisa conseguir fornecer sinais extremamente realistas para qualquer combinação de GNSS (por exemplo, GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou) e frequências. Sendo assim, o orçamento para canal deve ser suficiente para cobrir todos os SVs visíveis, o alto número de serviços de posicionamento (como L1 C/A ou E1 OS) e também os ecos refletidos. Além disso, os engenheiros precisam conseguir se concentrar nas características de propagação do sinal, como efeitos troposféricos e ionosféricos, em características do sistema, como erros de órbita e clock, e no ambiente do usuário, como sombras ou outras deficiências.

A solução da Rohde & Schwarz

Graças ao seu conceito de opção flexível, o R&S®SMBV100B pode ser usado em uma grande variedade de casos de teste. Começando com sinais de frequência única para desenvolvimento de receiver e testes de produção, o simulador de GNSS pode ser atualizado por software para ser compatível com cenários multiconstelação e multifrequência. Isso permite a caracterização avançada do receiver e a realização de testes de desempenho.

Inúmeros cenários diferentes com sinais de GPS, Galileo, GLONASS e BeiDou podem ser integrados em tempo real com até 102 canais. No caso do receiver, o local simulado pode ser estático, mas o usuário também pode importar arquivos de waypoint para configurar cenários dinâmicos. Até mesmo mudanças no comportamento do veículo podem ser simuladas. O padrão da antena pode ser alterado individualmente, e o local de instalação dela pode ser definido. Possíveis sombras causadas pela caixa da antena podem ser modeladas por meio de arquivos de máscara do corpo do veículo.

Aplicação

Configurar cenários de múltiplas frequências

Graças à grande largura de banda de modulação do R&S®SMBV100B, é possível gerar sinais para todas as bandas de frequências importantes de GNSS, como L1, L2 e L5, simultaneamente, em apenas uma saída de RF, sem precisar de outros equipamentos, como combinadores externos. Isso simplifica muito o teste de receivers multifrequência.

Para avaliar os recursos de mitigação de erro dos receptores multifrequência, diferentes modelos ionosféricos podem ser utilizados. Modelos padrão, como o Klobuchar usado por GPS ou o NeQuick proposto pelo Galileo, estão disponíveis, mas também é possível carregar modelos históricos.

Usar múltiplas constelações de GNSS

O R&S®SMBV100B pode gerar sinais para até 102 canais de diferentes GNSSs para oferecer testes de receivers com sinais complexos. Isso facilita a configuração de cenários realistas em que SVs de vários GNSSs estão presentes. Por exemplo:

Se o caso de teste exigir um sinal misto de GNSS com números mínimo e máximo predefinidos de satélites, esses limites poderão ser definidos por GNSS. Além disso, todos os satélites podem ser manualmente ativados ou desativados durante o processo, ou seja, a simulação não é interrompida.

Também é possível variar os níveis individuais ou atribuir erros de pseudodistância a cada satélite, sem recalcular o cenário. Isso é ideal para testar os recursos de monitoramento de integridade autônoma (RAIM) de um receiver. A situação real de desaparecimento e ressurgimento de satélites pode ser observada no monitor integrado da simulação (veja a fig. 3).

Benefícios e principais recursos

O R&S®SMBV100B é a solução perfeita para testar receptores multiconstelação. Ele garante condições de teste realistas e repetíveis em um ambiente laboratorial controlado, com as seguintes características básicas:

• Suporte para cenários de múltiplas constelações com até 102 canais
• Compatível com todos os sistemas de navegação global por satélite (GNSS) mais importantes
• GPS L1/L2 (código C/A e P), L2C, L5
• GLONASS L1/L2 código C/A
• Galileo E1, E5a, E5b
• BeiDou B1I/B2I
• QZSS/SBAS L1 C/A
• Configuração fácil de cenários multifrequência