Dienstag, 16 Oktober 2018 12:04

Was ist ein GNSS Simulator?

Wenn Sie ein Satellitennavigationsgerät entwickeln, müssen Sie über geeignete Tests sicherstellen, daß es den Anforderungen standhält.

Besonders bei Satellitensystemen, die auf- oder ausgebaut werden, sind Simulatoren echten Live-Sky-Signalen vorzuziehen.

Auch um die Navigationsgeräte unterschiedlichen Fehlerszenarien auszusetzen sind dokumentierte und wiederholbare Labortests wesentlich besser geeignet als Live-Tests.

Publiziert in GNSS Simulation

Entwicklungs- und Produktionstests mit GNSS-Simulatoren

  • Simultane Simulation von GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo, QZSS und SBAS Signalen
  • Realistische Test Szenarien für Entwicklungs-, Integrations- und Testaufgaben
  • Speichern und vergleichen der DUT-Daten
  • Modellierung der Antennencharakteristik
  • Import von Bewegungsdaten aus protokollierten NMEA Aufzeichnungen
  • Realistische Multipath- und Signalabschattungs-Simulation
  • Szenarien mit einer Vielzahl von Signalen, Effekten, Fehlermodellen, Trajektorien und vielem mehr

 

Publiziert in GNSS Simulation

Eine einfache Möglichkeit, mehrere GNSS und andere HF-Signale zu testen

Das Testen von HF-Signalen wie GNSS, WiFi und Mobilfunk unter realen Bedingungen war komplex und teuer - jetzt ergeben sich neue Möglichkeiten. Mit dem Spirent GSS6450 Record & Playback System (RPS) können Sie schnell und einfach reale HF-Signale für die Wiedergabe in Ihrer Testumgebung aufzeichnen. Die Flexibilität des GSS6450, mehrere HF-Signale auf mehreren HF-Schnittstellen aufzuzeichnen, ermöglicht es Chipsatz- und Geräteentwicklern aus verschiedenen Anwendungsbereichen, umfassend zu testen. Sobald die RF-Daten erfasst sind, wird das RPS im Labor verwendet, um die erfasste Umgebung wiederholt auf dem zu testenden Gerät wiederzugeben. Dadurch sparen Sie Projekt-, Reise- und Entwicklungskosten und verbessern gleichzeitig die Produktleistung, die Qualität und die Zeit bis zur Marktreife.

Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Wiedergabetreue

Der GSS6450 wurde entwickelt, um komplexe Umgebungen mit der hohen Genauigkeit aufzunehmen, die sicherstellt, dass die Wiedergabeergebnisse im Labor wirklich repräsentativ für die erfassten realen Bedingungen sind.
Die flexible Struktur eignet sich für alle Anwendungen, vom Test kommerzieller Navigationsgeräte bis hin zu Testszenarien für sensible Anwendungen mit potentiellen natürlichen oder absichtlichen Signalstörungen. Mit der 4-Bit-Option können Sie die Datenspeicherungsrate niedrig halten, während das 16-Bit-System einen Dynamikbereich von 80 dB bietet. Durch die wählbare interne Filterung kann der Benutzer sicherstellen, dass nur die Bänder gespeichert werden, an denen er interessiert ist, um Speicherplatz einzusparen.

Publiziert in Meldungen

Die Verbindung von Navigationssimulator und Fahr-/Flugsimulator

Für die Funktion von ADAS (Advanced Driver Assistance Systeme) oder in der Zukunft völlig autonomen Fahrzeugen sind zuverlässige und exakte Angaben über die genaue Position, Geschwindigkeit und Zeit des Fahrzeuges entscheidend. Geliefert werden diese Daten von den globalen Satellitennavigationssystemen (GNSS).

Mit Hilfe zusätzlicher Korrekturmethoden kann die Position im dreidimensionalen Raum auf einige Dezimeter genau bestimmt werden. Darüber hinaus werden eine Vielzahl verschiedener Sensoren, darunter optische, wie LIDAR und RADAR, zur Erkennung von Hindernissen und Straßenmarkierungen eingesetzt. GNSS-Ortungs- und Bewegungsdaten können über drahtlose Datenverbindungen mit anderen Fahrzeugen (Car2Car) ausgetauscht oder an eine übergeordnete Infrastruktur gesendet werden ( Car2X). So können potentielle Unfälle frühzeitig verhindert werden, es sind keine drastischen Bremsmanöver mehr nötig, und auch die Entstehung von Staus wird immer seltener. Mithilfe der Flottensteuerungstechnik gelingt es sogar, Fahrzeuge zu erkennen, die für den Fahrer nicht sichtbar sind, weil sie beispielsweise in Kurven von Bauten oder einer Bepflanzung verdeckt werden. Die Weiterentwicklung von ADAS Systemen und immer autonomer funktionierenden Fahrzeugen führt zu mehr Sicherheit und höherer Effizienz im Straßenverkehr.

Um die Sicherheit von ADAS und autonomem Fahren zu gewährleisten, müssen Millionen von Testkilometern auf unterschiedlichen Straßen in verschiedenen Umgebungen gefahren werden. Es kann hier nicht vom idealen GNSS-Empfang ausgegangen werden. Insbesondere in Stadtzentren und Berggebieten kann der Navigationsdatenempfang durch die Abdeckung von Signalen durch Gebäude, Brücken, die Vegetation oder Berge gestört sein. Hinzu kommen Beeinträchtigungen durch GNSS-Signale, die auf ebenen und gebogenen Flächen reflektiert werden (multipath).

Darüber hinaus gibt es zusätzliche Störquellen, die GPS/GNSS-Empfänger potenziell blockieren, stören oder verfälschen können, insbesondere auf und direkt neben Autobahnen und in Städten. Das Testen ist in der Regel sehr zeitraubend und kostspielig wenn alle erforderlichen Kilometer tatsächlich gefahren werden müssen.

Um Kosten und Zeit einzusparen und auch die Sicherheit während der Tests für beteiligte und unbeteiligte Personen zu erhöhen, ist es effizienter, die GPS/GNSS- und Interferenzsignalumgebung und auch die Steuerung der autonomen Fahrzeuge realistisch zu simulieren.

Einen solchen Simulationsaufbau für die Navigation und Ortung von Connected Autonomous Vehicles (CAV) hat Spirent Communications plc, der englische Spezialist für GNSS-Simulatoren realisiert. Mittels Simulatoren können Tests von autonomen Fahrzeugen oder Drohnen im Labor durchgeführt werden. Die Vorteile liegen auf der Hand: ohne Gefahr für Unbeteiligte lassen sich so wiederholbare Tests auch in originalgetreu simulierten bewohnten Umgebungen durchführen, also dort, wo die Fahrzeuge schließlich auch eingesetzt werden sollen - und Kosten lassen sich dabei auch einsparen.

Zum Einsatz kommt einiges an hochkarätiger Technik. Die Basis bildet ein dSPACE Scalexio Rechensystem, das speziell für HIL (Hardware-in-the-loop) Projekte entwickelt wurde. Die Satellitendaten liefert ein Spirent GNSS Simulator. Die Fahrzeugsimulation übernimmt IPG CarMaker, eine Software für den virtuellen Test von PKW und leichten Nutzfahrzeugen. Sollen Drohnen und Drohnen-Schwärme virtuell getestet werden, kommt Microsoft AirSim zum Einsatz, eine open-source, cross-platform Drohnen-Simulationssoftware auf Basis der Spiele-Engine "Unreal Engine". Die durch Navigationsdaten gestützten Testfahrten werden mit Spirents Testszenario Software SimGEN erstellt. Für den letzten Schliff bei einer realistischen Signaldarstellung sorgt die 3D-Simulationssoftware SE-NAV der französischen Firma Oktal-SE. SE-NAV berücksichtigt Verfälschungen der Satellitensignale durch Reflexion, Ablenkung und Beugung auf umgebenden Oberflächen. Die Zusammenarbeit zwischen der GNSS Simulator Software SimGEN und der Fahrzeug oder Drohnen Simulator Software übernimmt Spirents SimREMOTE, ein für diesen Zweck erstelltes Interface.

Dieser Simulationsaufbau ermöglicht real-time Tests von Fahrzeugen, Flugzeugen oder Drohnen und die Analyse deren Bewegungs- oder Flugbahn, auch in kritischen Umgebungen - ohne das Labor zu verlassen.

Publiziert in Pressemitteilungen

veröffentlicht in: Embedded Selforganizing Systems (Vol 5. No 1. 2018) der TU Chemnitz

von Karen von Huenerbein (Lange-Electronic GmbH) und Werner R. Lange (Lange-Electronic GmbH)

Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) stellen eine genaue Zeit und genaue Ortsinformationen bereit. Diese Angaben spielen eine entscheidende Rolle bei der Positionierung, Navigation und Datenerfassung der meisten unbemannten Luftfahrzeuge (UAVs) und bei verschiedenen Flugoperationen und Aufgaben, wie beispielsweise dem Ergänzen mit Zeitstempeln und der Georeferenzierung von Daten und Bildern, dem RTH (Return to Home, autonomer Rückflug und sichere Landung), dem Vermeiden von Hindernissen und der Durchführung von Geofencing. Einige dieser kritischen Vorgänge haben Auswirkungen auf die Sicherheit des UAV, auf die Umwelt und auch die Gesundheit und Sicherheit von Menschen.

Daher ist es wichtig, die korrekte Funktion der Navigation und des Timings unter einer Vielzahl von natürlichen Umständen zu testen und auch bei GNSS Signal Störungen und Ausfällen sicherzustellen. Die Leistungsfähigkeit von auf GPS/GNSS basierendem Timing und Navigation kann kontrolliert und wiederholbar im Labor  getestet und verifiziert werden.

Der Vortrag stellt eine breite Palette potenzieller Bedrohungen für GNSS Positionierung, Navigation und Timing sowie einen Überblick über verschiedene Testmethoden vor. Darüber hinaus wird eine Methode zur Zeitsynchronisation von Drohnen erläutert, um sichere Schwarm- und Folgeflüge mit UAVs zu ermöglichen.

Der Vortrag ist in englischer Sprache verfasst.

Publiziert in Whitepapers

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