Las opciones de «hardware-in-the-loop» para los simuladores GNSS R&S®SMBV100B y R&S®SMW200A permiten realizar pruebas realistas, rentables y flexibles en un entorno controlado por el usuario.
Fig. 1: Sistema de medición «hardware-in-the-loop (HiL)»
El desarrollo de sistemas nuevos, integrados y basados en GNSS para aplicaciones de automoción, aeronáutica y defensa no es una tarea fácil. Estos sistemas tienen que funcionar de forma fiable, precisa y en condiciones adversas, lo cual se traduce en la necesidad de realizar pruebas y verificaciones exhaustivas. Lamentablemente, las pruebas en condiciones reales rara vez son una opción en estos sistemas complejos. Las pruebas reales son lentas y caras, además de estar limitadas por motivos de seguridad. El desarrollo y la realización de pruebas de nuevos sistemas de aviónica dependientes de GNSS, por ejemplo, sistemas de gestión de vuelo y de piloto automático, son buenos ejemplos porque implican todos los problemas mencionados. Los vuelos de prueba son caros, y realizar pruebas en sistemas nuevos y sin probar en el aire es extremadamente peligroso. En su lugar, sería conveniente llevarlas a cabo en un entorno de laboratorio.
Los sistemas de prueba «hardware-in-the-loop (HiL)» proporcionan un entorno realista para los objetos examinados, lo cual permite evaluar su rendimiento en todo el sistema en un bucle cerrado en tiempo real.
La fig. 1 muestra un sistema HiL que se puede utilizar para probar un sistema de piloto automático. El simulador de HiL calcula la posición y orientación del objeto examinado y el simulador de GNSS genera las correspondientes señales de satélite, todo ello controlado en tiempo real. El receptor de GNSS proporciona datos de posición al sistema de piloto automático (objeto examinado), que calcula las entradas de control de vuelo de acuerdo con estos datos. A su vez, la salida del sistema de piloto automático se valida en el simulador de HiL.
R&S®SMBV100B integrado en el sistema de medición de HiL
Los simuladores de GNSS R&S®SMBV100B y R&S®SMW200A se pueden equipar con una opción de interfaz en tiempo real de GNSS. Esto permite una fácil integración en un sistema de prueba de HiL para proporcionar señales de GNSS para el objeto examinado. La fig. 2 muestra un típico sistema de medición de HiL con un R&S®SMBV100B.
Fácil integración gracias a una interfaz flexible
Para lograr una flexibilidad máxima dentro de un sistema de medición, los comandos de control remoto se pueden transmitir mediante una red de área local (LAN), un USB o un GPIB. Los datos de trayectoria se transfieren al simulador de GNSS con comandos SCPI o UDP. El simulador de GNSS acepta datos de trayectoria en tiempo real de seis grados de libertad (GDL) que incluyen datos relativos a la posición del receptor, la velocidad, la aceleración y la posición (viraje, cabeceo e inclinación). Las actualizaciones de posición se pueden enviar con una rápida frecuencia de actualización de hasta 100 Hz. En combinación con la baja latencia del R&S®SMBV100B (por debajo de 20 ms), se consigue baja latencia de todo el sistema, alto procesamiento y precisión de señal.
En una simulación de HiL, es necesario sincronizar de forma precisa todos los dispositivos. Los simuladores de GNSS de Rohde & Schwarz proporcionan una señal de 1 PPS (pulso por segundo) o una de 10 PPS para una sincronización fiable con el simulador de HiL. Para un manejo aún más sencillo y una configuración optimizada, los simuladores de GNSS ofrecen estadísticas globales e instalaciones de depuración.
Pruebas en condiciones realistas
Los simuladores de GNSS de Rohde & Schwarz admiten un gran número de canales de GNSS (hasta 144), además de configuraciones de multiconstelación y mutifrecuencia, lo cual hace posible la generación de los escenarios de prueba más complejos. El movimiento simulado se ajusta continuamente en tiempo real. Además, la visibilidad del satélite y los niveles de potencia se pueden modificar sobre la marcha, lo cual abre más posibilidades para las pruebas del sistema, por ejemplo, el modelado de señales de GNSS distorsionadas y bloqueadas.
Para lograr que las simulaciones sean lo más realistas posible, el simulador de GNSS puede tener en cuenta la posición, la orientación y el tipo de antena. La posición de la antena se puede configurar en los seis GDL. La atenuación y los bloqueos de la señal debido a la ubicación de montaje de la antena se pueden especificar en un archivo .bmsk proporcionado por el usuario. Además, se puede importar un diagrama de antena concreto para modelar el tipo exacto de antena utilizada. Cuando el simulador de GNSS recibe datos de posición, el diagrama de antena y el archivo .bmsk se utilizan para calcular con precisión los cambios en la señal recibida de cada satélite, del mismo modo que se produciría en un escenario dinámico real.
GUI del simulador de GNSS: visualización de la trayectoria en tiempo real.
Interfaz de usuario práctica
En el ejemplo tratado aquí, un R&S®SMBV100B se conecta con un simulador de vuelo para demostrar la entrada de datos de trayectoria en tiempo real en el R&S®SMBV100B. El simulador de vuelo proporciona información sobre la posición, la cinemática y la disposición al simulador de GNSS en tiempo real; y el simulador de GNSS calcula las correspondientes señales de GNSS de acuerdo con la trayectoria. A continuación, se muestra la trayectoria del avión en la interfaz gráfica de usuario del simulador de GNSS en tiempo real, junto con parámetros importantes, por ejemplo, la posición y la velocidad.
La información de posición se puede mostrar en un horizonte artificial y una brújula, lo cual permite comprobar fácilmente los parámetros simulados. Esto es especialmente útil cuando se utiliza un diagrama de antena para simular un determinado tipo de antena receptora. Con cualquiera de los instrumentos, la orientación actual de la antena se puede determinar al instante.
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