使用 GNSS 接收机轻松进行硬件在环测试

您的任务

开发适用于汽车电子以及航空航天和国防应用的新型集成式 GNSS 系统并非易事。此类系统必须在恶劣条件下仍确保可靠性和准确性，因此需要经过全面测试和验证。但是，由于系统过于复杂，因此鲜少进行现场测试。在现实环境中进行试验既进度缓慢，又成本高昂，还因安全原因而受到限制。飞行管理和自动驾驶系统等新型 GNSS 航空电子系统的开发与测试涉及上述所有问题，属于典型示例。飞行测试成本高昂，而且在空中测试未经检验的新系统又十分危险。因此，理想情况是在实验室进行测试。

硬件在环 (HiL) 测试系统可提供真实的测试环境，能够在闭环环境中实时评估被测设备在整体系统中的性能。

图 1 显示可用于测试自动驾驶系统的 HiL 系统。HiL 模拟器计算被测设备的位置和指向，GNSS 模拟器生成对应的卫星信号，这一切都在受控环境中实时完成。GNSS 接收机为自动驾驶系统 (DUT) 提供位置数据，由该系统根据数据计算飞行控制输入。HiL 模拟器会验证自动驾驶系统的输出结果。

罗德与施瓦茨解决方案

R&S®SMBV100B 和 R&S®SMW200A GNSS 模拟器可配备 GNSS 实时接口选件。由此，模拟器可轻松集成到 HiL 测试系统以为被测设备提供 GNSS 信号。图 2 显示集成 R&S®SMBV100B 的典型 HiL 测试装置。

灵活接口实现轻松集成

为最大程度地确保测试装置的灵活性，可以通过 LAN、USB 或 GPIB 接口传输远程命令。使用 SCPI 或 UDP 命令将轨迹数据传输至 GNSS 模拟器。GNSS 模拟器实时接收六自由度 (DoF) 轨迹数据，包括接收机位置、速度、加速度和姿态数据（偏航、俯仰和倾斜）。能够以高达 100 Hz 的快速更新率发送位置更新数据。结合 R&S®SMBV100B 的低延迟性能（低至 20 ms），可以实现较低的整体系统延迟和较高的处理和信号精度。
在 HiL 模拟中，需要准确同步所有设备。罗德与施瓦茨 GNSS 模拟器提供 1 PPS（秒脉冲）或 10 PPS 信号，可与 HiL 模拟器实现可靠的时间同步。为了更方便地进行操作和优化装置，GNSS 模拟器还提供全面的统计和调试功能。

在实际条件下进行测试

罗德与施瓦茨 GNSS 模拟器支持至多 144 个 GNSS 通道以及多星座和多频率装置，即使是极为复杂的测试场景也能顺利创建。模拟器实时、连续调整模拟运动。此外，模拟器还可以随时更改卫星可见性和功率电平，增强系统测试的可能性，例如模拟被遮蔽或阻塞的 GNSS 信号。

为提高模拟的真实性，GNSS 模拟器还考虑天线位置、指向和类型等因素。可以在六个自由度配置天线位置。可以在用户提供的车（机）body mask文件中规定因天线安装位置导致的信号衰减和遮挡。此外，可以导入特定天线方向图以确切模拟所用天线。姿态数据提供给 GNSS 模拟器后，可以根据天线方向图和车（机）body mask准确计算每个卫星的接收信号变化，就像在实际动态场景中一样。

便捷的用户界面

在本例中，R&S®SMBV100B 连接飞行模拟器以展示输入到 R&S®SMBV100B 的实时轨迹数据。飞行模拟器为 GNSS 模拟器实时提供位置、运动和姿态信息，GNSS 模拟器则根据轨迹计算对应的 GNSS 信号。在下图中，GNSS 模拟器的图形用户界面上实时显示飞机轨迹，以及位置和速度等重要参数。

可以在人工地平仪和罗盘上直观显示姿态信息，轻松检查模拟参数。这尤其适用于使用天线方向图模拟特定类型的接收机天线。无论使用哪一种仪器，都可以即时确定天线的当前指向。

主要优势

• 实时，动态，六自由度接收机运动
• 快速更新率高达 100 Hz
• 延迟低至 20 ms
• 一流的信号和处理精度
• 灵活接口确保轻松集成到测试装置