Программно-аппаратные испытания с приемниками ГНСС стали проще

Измерительная задача

Разработка новых интегрируемых систем на базе ГНСС для автомобильных, аэрокосмических и оборонных систем — непростая задача. Системы должны работать надежно и точно в самых разных условиях, для чего необходимо проводить исчерпывающие испытания и проверки. К сожалению, для таких сложных систем полевые испытания проводятся редко. Испытания в реальном мире — медленные и дорогостоящие процедуры, имеющие определенные ограничения по безопасности. Например при разработке и испытаниях новых надежных авиационных систем ГНСС, в том числе систем управления полетом и автопилота, возникают вышеуказанные проблемы. Полетные испытания слишком дорогостоящи, а испытания новых непроверенных систем в воздухе слишком опасны. Во избежание риска проводятся испытания в лабораторной среде.

Системы программно-аппаратных (HiL) испытаний обеспечивают реалистичную среду для ИУ, позволяя оценивать его эффективность в полноценной системе с обратной связью в реальном масштабе времени.

На рис. 1 показана система HiL, которая может использоваться для испытаний системы автопилота. Имитатор HiL определяет положение и ориентацию ИУ, а имитатор ГНСС генерирует соответствующие спутниковые сигналы, которые контролируются в реальном масштабе времени. Приемник ГНСС передает данные по положению в систему автопилота (ИУ), которая формирует входные сигналы управления полетом на базе этих данных. В свою очередь, выходной сигнал системы автопилота проверяется в имитаторе HiL.

Решение от компании Rohde & Schwarz

Имитаторы ГНСС R&S®SMBV100B и R&S®SMW200A могут быть оснащены интерфейсной опцией реального масштаба времени для ГНСС. Она упрощает интеграцию в испытательную систему HiL с целью формирования сигналов ГНСС для ИУ. На рис. 2 показана типичная настройка испытаний HiL с R&S®SMBV100B.

Простая интеграция благодаря гибкому интерфейсу

Для достижения максимальной гибкости в схеме измерения возможна потоковая передача команд дистанционного управления через интерфейс LAN, USB или GPIB. Данные по траектории передаются в имитатор ГНСС с использованием команд SCPI или UDP. Имитатор ГНСС в реальном масштабе времени принимает данные по траектории с шестью степенями свободы, в том числе положение приемника, скорость, ускорение и данные по пространственному местоположению (углы рыскания, тангажа и крена). Обновленные данные по положению могут передаваться с высокой скоростью обновления до 100 Гц. В сочетании с малой задержкой R&S®SMBV100B (до 20 мс) также обеспечиваются малая задержка для всей системы и высокая точность обработки и воспроизведения сигнала.
При имитации HiL необходима точная синхронизация всех устройств. Имитаторы ГНСС от компании Rohde & Schwarz генерируют сигнал со скоростью 1 импульс в секунду или 10 импульсов в секунду для надежной синхронизации по времени с помощью имитатора HiL. Для удобства работы и оптимизации схемы измерения имитаторы ГНСС предоставляют комплексные статистические данные и средства отладки.

Испытания в реалистичных условиях

Имитаторы ГНСС от компании Rohde & Schwarz поддерживают большое количество каналов ГНСС (до 144), а также многочастотные схемы с несколькими созвездиями, позволяя формировать даже самые сложные сценарии испытаний. Имитируемое перемещение постоянно корректируется в реальном масштабе времени. Кроме того, возможно изменение видимости спутников и уровней мощности в оперативном режиме наряду с предоставлением расширенной поддержки испытаний систем, таких как моделирование труднораспознаваемых и блокированных сигналов ГНСС.

Чтобы имитация была максимально реалистичной, имитатор ГНСС может учитывать положение, ориентацию и тип антенны. Положение антенны может задаваться по всем шести степеням свободы. Ослабление и блокировка сигнала, возникающие в определенном положении установки антенны, могут быть указаны в так называемом файле маски корпуса, который предоставляется пользователем. Также можно импортировать определенную диаграмму направленности антенны для моделирования точной разновидности используемой антенны. Когда данные по пространственному местоположению подаются в имитатор ГНСС, с помощью диаграммы направленности антенны и маски корпуса выполняется точное определение изменений в принимаемом сигнале для каждого спутника, как если бы это происходило в рамках реального динамичного сценария.

Удобный пользовательский интерфейс

В описанном здесь примере генератор R&S®SMBV100B взаимодействует с имитатором полета с целью демонстрации входных данных по траектории, передаваемых в R&S®SMBV100B в реальном масштабе времени. Имитатор полета передает данные по положению, кинематике и пространственному местоположению в имитатор ГНСС в реальном масштабе времени, а имитатор ГНСС формирует соответствующие сигналы ГНСС согласно траектории. Ниже траектория плоскости отображается в графическом пользовательском интерфейсе ГНСС в реальном масштабе времени наряду с такими важными параметрами, как положение и скорость.

Данные по пространственному местоположению могут отображаться на искусственном горизонте и компасе, что упрощает проверку имитируемых параметров. Это особенно полезно, когда с помощью диаграммы направленности антенны имитируется определенная разновидность антенны приемника. Любой из приборов позволяет мгновенно определить текущую ориентацию антенны.

Ключевые преимущества

• Перемещение приемников с шестью степенями свободы в реальном масштабе времени
• Высокая частота обновления (до 100 Гц)
• Малая задержка (до 20 мс)
• Высокая точность воспроизведения и обработки сигнала
• Простая интеграция в схемы измерения благодаря гибкому интерфейсу