Стенд испытаний НАП на имитаторе сигналов ГНСС

На стенде СИНАИС проводятся испытания образцов НАП с использованием как имитируемого сигнала ГНСС, так и реального записанного и воспроизводимого сигнала ГНСС.

Основные характеристики НАП, которые определяются в результате испытаний на стенде:

точность позиционирования
время до первого достоверного местоопределения после старта
устойчивость к помехам

Использование имитации сигналов ГНСС для испытаний НАП позволяет многократно воспроизводить одни и те же навигационные условия для различных испытываемых образцов НАП (или для различных режимов их функционирования). Могут испытываться любые виды НАП, за исключением комплексированных с инерциальными средствами.

Испытания на стенде могут проводиться с передачей сигнала по кабелям или по радиоканалу.

Основные элементы стенда

Стенд испытаний НАП на имитаторе сигналов ГНСС

Имитатор сигналов ГНСС Spirent GSS7000

Имитатор сигналов GSS7000 позволяет создавать сценарии имитации сигналов ГНСС с различными моделями движения носителей НАП (постоянная скорость, ускорение, рывок и пр.), моделировать ошибки навигационного сигнала.

В зависимости от проводимых испытаний могут быть заданы параметры, определяющие погрешность решения навигационной задачи (орбиты НКА, псевдодальность, многолучевость, и пр.).

Характеристики
Наименование параметра	Значение
Поддерживаемые системы и их частоты	GPS L1 C/A, L2 C/A, L5 I/Q ГЛОНАСС L1OF, L2OF Galileo E1 OS, E5 A/B BeiDou-2 B1I, B2I BeiDou-3 B1C, B2a, B3I QZSS L1, L2, L5, L6 IRNSS L5
Количество каналов	до 256 каналов
Частота итераций моделирования	100 Гц
Точность сигнала	Псевдодальность: ± 0.003 м Скорость изменения псевдодальности: ± 0.001 м/с Межканальное смещение: отсутствует Значения точности сигнала достигается при максимальной динамике и максимальной скорости итераций моделирования.
Динамика сигнала	Относительная скорость: ± 30 000 м/с Относительное ускорение: ± 2000 м/c² Относительный рывок: ± 22 000 м/c²

Система записи и воспроизведения сигналов ГНСС Spirent GSS6450

Система записи и воспроизведения сигналов ГНСС GSS6450 записывает сигналы любых ГНСС с разрядностью дискретизации до 16 бит (I & Q) сразу в нескольких полосах рабочих частот шириной до 50 МГц каждая.

Запись сигналов ГНСС осуществляется в разнообразных условиях приема сигнала: в движении, в хороших или плохих погодных условиях, на открытой или полуоткрытой местности.

В момент записи на качество приема и параметры могут влиять атмосферные эффекты, отражение этих сигналов от различных поверхностей, радиопомехи и другие факторы.

Записанные сигналы позволяют проводить лабораторное тестирование образцов НАП или оборудования с различными настройками с многократной повторяемостью реалистичных условий распространения сигналов ГНСС.

Генератор сигналов векторный R&S SMBV100A

Векторный генератор сигналов R&S SMBV100A:

модулирует сигналы, соответствующие ряду цифровых стандартов (ГНСС, LTE, LTE-Advanced, IEEE802.11ac и пр.),
имитирует искажения сигнала (шум, затухание, усечение, внесение битовых ошибок).

Генератор R&S SMBV100A способен добавлять к формируемому сигналу гауссовский шум. Такая функция может использоваться, например, для определения уровня шума, при котором приемник еще способен корректно демодулировать зашумленный сигнал.

Характеристики
Наименование параметра	Значение
Диапазон частот	9 кГц…3,2/6 ГГц
Диапазон уровня сигнала	-145…+18 дБмВт

Делитель/сумматор 1/2 L-диапазона 1/2 N

Делитель/сумматор 1/2 ТИШЖ.468523.001 предназначен для передачи сигналов ГНСС от одной антенны к нескольким приемникам при испытаниях НАП без собственной антенны (используется антенна контрольного приемника) и используется как смеситель сигналов от разных источников к одному приемнику.

Делитель/сумматор обеспечивает:

работу в расширенном L-диапазоне (700…2300 МГц),
подачу напряжения питания до 50 В (до 4 А) на МШУ/LNB и BUC,
передачу сигнала опорной частоты 10 МГц.

Характеристики
Наименование параметра	Значение
Тип активности	пасивный
Количество входов/выходов	1/2
Тип разъемов	N

Специальное ПО

Специальное ПО регистрирует показания испытываемой НАП, которая формирует выходные данные в формате NMEA, и формирует информацию о работе НАП:

статус навигационных определений,
текущие координаты,
расположение НКА,
мощность сигнала по каналам приемника,
используемые НКА при решении навигационной задачи и др.

Программа строит графики широты, долготы, высоты, а также ошибок в определении этих величин, если заданы контрольные координаты.

НАП

На стенде СИНАИС тестируются любые виды НАП, за исключением комплексированных с инерциальными средствами.

Варианты схем испытаний на СИНАИС

Схема с использованием имитатора сигналов

Имитируемый сигнал подается с имитатора на антенный вход испытываемой НАП. Показания НАП записываются и анализируются на компьютере.

Одно из важных достоинств имитатора сигналов ГНСС – возможность имитации экстремальных навигационных условий, которые трудно или невозможно обеспечить при испытаниях с использованием реального сигнала ГНСС, например, высокие широты, большая скорость движения и/или высота носителя НАП и т.д.

На имитаторе можно задавать различные сценарии тестирования, в том числе дату, время, параметры спутниковых группировок, местоположение и траекторию движения НАП, уровни спутниковых сигналов, эффекты многолучевого распространения, параметры атмосферных задержек.

Специальное ПО стенда позволяет рассчитать характеристики погрешностей позиционирования НАП, время до ПДМО после холодного/теплого/горячего старта.

Схема с использованием системы записи и воспроизведения сигналов ГНСС

Этап 1

Этап 2

Испытания проводятся в два этапа.

На первом этапе реальный сигнал ГНСС в интересующих навигационных условиях записывается с помощью СЗВС.

Второй этап проводится в лабораторных условиях. Записанный сигнал ГНСС воспроизводится на СЗВС и подается на антенный вход испытываемой НАП. Показания НАП записываются и анализируются на компьютере.

Контрольная траектория, с которой сравниваются показания НАП, может быть построена средствами МИДЛ по реальному или записанному сигналу ГНСС.

Преимущества испытаний с использованием СЗВС – возможность многократного воспроизведения реального сигнала ГНСС на входах испытываемых образцов НАП.

Схема испытаний НАП на устойчивость к помехам

Источником сигнала ГНСС выступает имитатор ГНСС или СЗВС. По сравнению с предыдущими схемами дополнительно используется векторный генератор сигналов R&S SMBV100A, который позволят создать помеховый сигнал заданной формы и мощности. С помощью делителя/сумматора сигнал ГНСС и помеха смешиваются и подаются на антенный вход испытываемой НАП.

Такая схема помимо погрешностей и времени ПДМО в условиях помехи позволяет определять помехоустойчивость НАП, определяемую как максимальную мощность помехи, при которой НАП сохраняет способность производить достоверные местоопределения.

Испытания НАП, оценка условий спутниковой навигации

Принципы навигации

Стандарт эксплуатационных характеристик открытого сервиса

Ионосфера