Имитаторы GPS/GLONASS-сигналов серии GSG

И.В. Николаев, АО «ПриСТ» В этой статье рассматривается несколько последних разработок в области имитации GNSS-сигналов по доступной цене - это имитаторы серии GSG-5 и GSG-6 американской компании SPECTRACOM, принадлежащей Orolia Group и являющаяся производителем точных средств измерения времени и частоты. Этот подход может быть доступен для организаций, занимающихся исследованиями в области приема сигналов GNSS/ГЛОНАСС/GPS.

Введение

Имитация сигналов GPS и GLONASS в современном мире – это полезный метод при создании и работе оборудования, используемого системами глобальной спутниковой навигации. С помощью радиочастотных имитаторов серии GSG мы можем имитировать радиосигналы, генерируемые спутниками GPS и GLONASS. Эти устройства позволяют создавать сценарии, в том числе траектории приемников, и проигрывать их, изменяя рабочие параметры приемника. Имитация помогает нам лучше понять реальность, по крайней мере, в области GNSS-инженерии.

Основные возможности и преимущества

Встраиваемые GPS-приемники вошли в повседневную жизнь с развитием систем GPS-навигации и стали внедряться практически во все категории: смартфоны, автомобили, самолеты и во многие другие устройства, использующие сигналы навигации. По мере роста числа недорогих встраиваемых GPS-приемников, растет и потребность в недорогих имитаторах GPS/GLONASS-сигналов. Контролируемое виртуальное тестирование жизненно важно для изучения производительности будущих систем. Предлагаемые вашему вниманию имитаторы GSG специально разработаны для крупномасштабных производственных испытаний устройств, в которых используются приемники сигналов GPS и GLONASS. На рисунке 1 представлен внешний вид имитатора сигналов GPS/GLONASS GSG-62. Прибор обладает высокими техническими характеристиками и имеет большое количество функций и настроек, на передней панели широкий ЖК-дисплей и множество кнопок для управления, при всем этом у него совсем скромные габариты 210×90×395 мм и масса 2,7 кг в отличии от других производителей.

Рисунок 1. Аппаратная часть имитатора сигналов GPS.

 Обладая новой, улучшенной системой имитации навигационных сигналов, последние модели GSG в состоянии эмулировать сигнал вспомогательных навигационных систем (Satellite-Based Augmentation Systems - SBAS), таких как европейская EGNOS, американская WAAS, индийская GAGAN и японская MSAS. Вспомогательный навигационный сигнал важен для точных применений GPS-навигации, например, в авиационном ориентировании. Также GSG умеет генерировать белый шум, таким образом, давая возможность тестировать GPS-приёмники при различных соотношениях сигнал-шум. Многие высококачественные навигационные системы имеют в своём составе 12-канальные GPS-приёмники. С помощью GSG можно полностью протестировать их, задействовав также и дополнительный сигнал. Если потребуется большее количество каналов, достаточно просто синхронизировать два или более симуляторов через внешний синхронизационный сигнал с частотой 1 PPS и получить 64-, 96-, и более канальную симуляцию. При этом, все же, существуют определенные ограничения. Пользователь GSG может изменять сценарии на лету, без задействования внешнего компьютера и фазы прекомпиляции. С помощью фронтальной панели пользователь может быстро изменять такие параметры, как положение и время пользователя и определять соотношение сигнал/шум в выходной мощности вместо использования абсолютной мощности. Помимо возможности проведения навигационных/позиционных тестов GSG также позволяет проводить тесты синхронизации GPS-приемников. Встроенный источник сигнала с частотой 1 PPS, синхронизированный с генерируемыми спутниковыми данными, может провести процедуру сравнения с сигналом аналогичной частоты, производимым испытуемым синхронизатором.

Имитаторами GSG можно управлять через интерфейсы Ethernet, USB и GPIB. Встроенный веб-интерфейс дает полный контроль над устройством из любой точки планеты, где доступна сеть интернет. Опционально доступное приложение StudioView дает возможность независимо от самого имитатора GSG создавать, редактировать самые сложные сценарии и управлять ими, в том числе речь идет и о построении траекторий на базе Google Maps.

Программное обеспечение для имитации сигналов

GSG StudioView™ - программное обеспечение, использующее ОС Windows для построения сценариев испытаний приемников GPS и GLONASS.

• Создание и управление комплексными параметрами сценариев независимо от прибора.
• Визуальное создание траектории с использованием карт GOOGLE или импорт из большинства приложений и устройств.
• Выгрузка/загрузка файлов сценариев (в том числе событий и траекторий) из/в  имитатор.
• Возможность обновления прошивки имитатора.

ПО StudioView™- это простой способ для создания, редактирования и резервного копирования сложных сценариев для многоканальных имитаторов GSG. Несмотря на способность GSG управлять сценариями без участия внешнего компьютера, ПО StudioView™ для   Windows имеет следующие преимущества для инженера-испытателя:

• Простота создания, редактирования и организации всех параметров сценария, включая динамические события.
• Создание, редактирование и визуализация траекторий с отображением вспомогательных инструментов.
• Преобразование GPX и CSV в требуемый формат NMEA.
• Возможность создания сценариев, включая события и траектории, без необходимости подключения имитатора.

Легкость построения траектории и динамическое управление событиями.

Ключевой особенностью имитаторов GSG является возможность создавать и изменять моделирование движущегося приемника GSG или GLONAS. Очень удобна функция создания визуальных траекторий с помощью карт Google. Также существует возможность импорта траекторий из большинства других программных приложений и устройств, таких как Google Earth. Программное обеспечение преобразует список точек траектории из файла CSV-формата в точки пути, маршруты и треки GPX-формата в формат NMEA, который требуется для прибора. Другие форматы файлов траекторий (такие как KML-файлы Google Earth) могу быть преобразованы с помощью ряда других сторонних бесплатных приложений. При создании файлов траектории в формате NMEA указывается высота, скорость, широта и долгота точек пути. Задавайте точки траектории как можно ближе для получения более точной траектории вашего объекта.

Простой и удобный файловый мененджер

По готовности для загрузки или скачивания сценария просто подключаем имитатор GSG через любой из интерфейсов LAN, USB или GPIB и используем встроенный файловый менеджер. Возьмите и перетащите файл или используйте стандартные комбинации клавиш ПК для копирования, удаления или переименования. Операции с файлами выполняются как на стороне ПК, так и на стороне имитатора. Также вы можете использовать «загрузчик» для пакетной загрузки сценариев или файлов прошивки для нескольких единиц GSG одновременно.
Также ПО включает в себя консоль для отправки команд SCPI на прибор и получения обратного отклика. ПО поставляется с многоязычной поддержкой, которая включает в себя и русский язык. Для активации полной функциональности требуется ввести лицензионный ключ. Интуитивные экраны для Windows® делают ПО StudioView™ очень простым в использовании. См. рис. 2 – 4.

Рисунок 2. Русскоязычное стартовое меню

Рисунок 3. Редактор траекторий Щелчок на изображении - увеличение

Рисунок 4. Редактор параметров сценария Щелчок на изображении - увеличение

Spectracom выпустила новый 32-канальный, двухчастотный мульти-GNSS имитатор GSG-62. Новый имитатор предлагает совершение разнообразных операций в диапазоне частот, мульти-GNSS моделирование и расширенные возможности по работе с несколькими диапазонами частот и каналов, включая поддержку модернизации GPS L2C и L5 (Galileo), а также будущих GNSS систем. GSG-62 поддерживает производственное и расширенное тестирование с многозначным спутниковым моделированием. GSG-62 имеет 16 каналов на частоте L1 и 16 каналов для L2 частот, которые могут быть отнесены к GPS или ГЛОНАСС, P-коду и C/A коду. Настраиваемые пользователем опции позволяют оператору задавать практически все аспекты окружения сигналов GPS, в том числе и сценарии помех, вносимых ионосферой и тропосферой. Такая гибкость оказывается полезной в условиях имитации GPS-помех, когда недостаточными являются время, ресурсы и повторяемость.

Комбинация программного пакета StudioView™с блоком управления сигналами GSG оказалась идеальным инструментом имитации GPS/GLONASS-сигналов, включая  гражданские и военные. В будущих релизах моделей GSG появится поддержка сигналов GALLILEO и прочих систем глобальной спутниковой навигации.

Автор:  Николаев И.В.
Дата публикации:  25.12.2012
Модели:  GSG-51