Les options HiL dédiées aux simulateurs GNSS R&S®SMBV100B et R&S®SMW200A permettent un test réaliste, rentable et flexible au sein d'un environnement contrôlé par l'utilisateur.
Fig. 1: Configuration du test de systèmes en boucle fermée (HiL)
Développer de nouveaux systèmes GNSS intégrés dédiés aux applications automobiles ou de l’aérospatiale et de la défense n'est pas une tâche facile. Ces systèmes doivent fonctionner de manière fiable et précise dans des conditions difficiles, d'où la nécessité de tests et de vérifications approfondis. Malheureusement, les tests sur le terrain sont rarement possibles pour ces systèmes très complexes. Les essais dans le monde réel sont lents et très coûteux, et il existe des limites de test en raison des considérations relatives à la sécurité. Le développement et le test de nouveaux systèmes avioniques GNSS, comme par exemple les systèmes de gestion de vol et de pilotage automatique, sont les illustrations parfaites puisqu'ils sont concernés par tous les problèmes mentionnés. Les tests en vol sont très onéreux, et les essais en vol de nouveaux systèmes n'ayant encore pas fait leurs preuves est extrêmement dangereux. De ce fait, il serait préférable de réaliser les tests en laboratoire.
Les systèmes de test en boucle fermée (HiL) fournissent un environnement réaliste au dispositif sous test, permettant d'évaluer en temps réel sa performance dans un système global en boucle fermée.
La Fig. 1 illustre un système HiL pouvant être utilisé pour tester un système de pilotage automatique. Le simulateur HiL calcule la position et l'orientation du dispositif sous test, puis le simulateur GNSS génère les signaux satellite correspondants, le tout contrôlé en temps réel. Le récepteur GNSS fournit les données relatives à la position au système de pilotage automatique (dispositif sous test), qui les utilisent pour calculer les entrées des commandes de vol. La sortie du système de pilotage automatique, à son tour, est validée dans le simulateur HiL.
R&S®SMBV100B intégré dans la configuration de test HiL
Les simulateurs GNSS R&S®SMBV100B et R&S®SMW200A peuvent être équipés d'une option d'interface GNSS en temps réel. Cela facilite l'intégration au sein d'un système de test HiL, afin de fournir des signaux GNSS au dispositif sous test. La Fig. 2 illustre une configuration de test HiL typique avec un R&S®SMBV100B.
Intégration facilitée avec une interface flexible
Afin d'obtenir un maximum de flexibilité au sein de la configuration de test, des commandes à distance peuvent être transmises via une interface LAN, USB ou GPIB. Les données de trajectoire sont transférées au simulateur GNSS en utilisant des commandes SCPI ou UDP. Le simulateur GNSS accepte les données de trajectoire en temps réel à six degrés de liberté, y compris les données relatives à la position du récepteur, à la vélocité, à l'accélération et à l'assiette de vol (lacet, tangage et roulis). Les mises à jour de la position peuvent être envoyées à un taux rapide de rafraîchissement pouvant atteindre 100 Hz. En association avec la faible latence du R&S®SMBV100B (inférieure à 20 ms), on obtient une faible latence sur l'ensemble du système, un traitement rapide et une précision élevée.
Dans une simulation HiL, une synchronisation précise de tous les appareils est nécessaire. Les simulateurs GNSS Rohde & Schwarz fournissent un signal d'1 PPS (impulsion par seconde) ou de 10 PPS pour une synchronisation temporelle fiable avec le simulateur HiL. Pour un fonctionnement plus pratique et une configuration optimisée, les simulateurs GNSS proposent des statistiques complètes et des possibilités de débogage.
Tests en conditions réelles
Les simulateurs GNSS Rohde & Schwarz prennent en charge un grand nombre de canaux GNSS (jusqu'à 144), ainsi que les configurations multi-constellations et multi-fréquences, permettant ainsi de générer des scénarios de tests plus complexes. Le mouvement simulé est ajusté en permanence en temps réel. D'autre part, les niveaux de visibilité satellite et de puissance peuvent être modifiés en vol, proposant des capacités de test du système évoluées, comme la modélisation de signaux GNSS obscurcis et bloqués.
Afin de rendre les simulations aussi réalistes que possible, le simulateur GNSS peut prendre en compte la position, l'orientation et le type de l'antenne. La position de l'antenne peut être configurée à six degrés de liberté. L'atténuation du signal et les blocages résultant de l'emplacement de montage de l'antenne peuvent être spécifiés dans ce que l'on appelle un fichier de masque corporel fournit par l'utilisateur. De plus, une pattern d'antenne spécifique peut être importée afin de modéliser exactement le type d'antenne utilisée. Lorsque les données d'assiette de vol sont fournies au simulateur GNSS, la pattern de l'antenne et le masque corporel sont utilisés pour calculer précisément les changements du signal reçu pour chaque satellite, tout comme cela se produirait en temps réel, dans un scénario dynamique.
Interface utilisateur graphique du simulateur GNSS : visualisation de la trajectoire en temps réel.
Interface utilisateur pratique
Dans l'exemple évoqué ici, un R&S®SMBV100B est interfacé avec un simulateur de vol afin de démontrer l'apport en temps réel des données de trajectoire au R&S®SMBV100B. Le simulateur de vol fournit les informations relatives à la position, à la cinématique et à l'assiette de vol au simulateur GNSS en temps réel, puis le simulateur GNSS calcule les signaux GNSS correspondants en fonction de la trajectoire. Ci-dessous, la trajectoire de l'avion est affichée en temps réel sur l'interface graphique du simulateur GNSS, avec les paramètres importants tels que la position et la vélocité.
Les informations d'assiette peuvent être visualisées sur un horizon artificiel et une boussole, ce qui permet la vérification facile des paramètres simulés. Cela est très pratique lorsqu'une pattern d'antenne est utilisée pour simuler un certain type d'antenne réceptrice. Avec l'un ou l'autre des instruments, l'orientation actuelle de l'antenne peut être déterminée instantanément.
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