Тестирование ГНСС: какие тесты следует использовать?

Сигналы глобальных навигационных спутниковых систем – они везде. Низкая стоимость и высокая производительность наборов микросхем ГНСС-приёмников делают проще, чем когда-либо, включение этих приёмников в гаджеты, где их никогда не было.

При наличии нескольких созвездий ГНСС, которые передают сигналы на нескольких частотах, и различных доступных технологий для повышения точности, оценка и выбор приёмника может стать серьёзной задачей, рассуждает Лиза Пердью эксперт в области тестирования критически важных систем навигационных спутниковых систем. На это обычно уходит много времени и усилий, а затем требуются инженерные усилия для интеграции приёмника в конечный продукт.

Системные интеграторы могут решить, что их приёмники уже были протестированы производителем и что нет необходимости в их повторном тестировании в конечном продукте. Однако есть варианты. Способ интеграции приёмника может существенно повлиять на характеристики продукта. Размещение антенны и связанных компонентов также важно, если антенна встроена в изделие.

Желательно, чтобы система не создавала шума, мешающего приёму ГНСС-сигнала. Это ещё одна ключевая причина тестирования. Тестирование в окружающей среде и в условиях, в которых должен работать продукт, – важная часть разработки продукта, этого нельзя упускать из виду.

Лучший способ выполнить такое тестирование – использовать симулятор ГНСС. Он позволяет многократно тестировать устройства с приёмниками в смоделированных условиях.

Прежде чем начинать какое-либо тестирование, важно составить план всего процесса. Это гарантирует, что вы тестируете именно то, что необходимо, для любого конкретного приложения.

Существует базовый набор тестов ГНСС, которые определены и признаны ключевыми тестами производительности для приёмников. Эти тесты включают: 

1. Время первого определения местоположения (TTFF)

Это время, обычно измеряемое в секундах, которое приёмник затрачивает на то, чтобы сообщить вычисленную дату, время и местоположение. Время отсчитывается от момента обнуления приёмника до момента, когда получатель сообщает об исправлении. Существует три различных типа обнуления, которые можно выполнить на любом приёмнике. Они известны как холодный, тёплый и горячий запуски.

2. Точность определения местоположения

Точность определения местоположения измеряется путём сравнения истинных данных от симулятора ГНСС с местоположением, сообщённым приёмником. Точность позиционирования измеряется при разных профилях движения и/или в разных местах.

3. Точность синхронизации

Тесты на точность синхронизации выполняются путём сравнения сигнала 1 импульс в секунду (1PPS) от симулятора ГНСС с сигналом 1PPS, который генерирует тестируемый приёмник. Используя счётчик временных интервалов или осциллограф, можно определить точность синхронизации приёмника. Как и тесты на точность позиционирования, измерения собираются в течение некоторого времени, каждую секунду.

4. Чувствительность приёмника

Чувствительность - это самый низкий уровень мощности, который могут иметь сигналы ГНСС, чтобы приёмник мог захватить их и продолжить отслеживание. Есть два важных типа чувствительности: получение и отслеживание. Чувствительность захвата – это уровень мощности, который необходим сигналу для того, чтобы приёмник впервые зафиксировал его. Чувствительность отслеживания – это уровень мощности, необходимый приёмнику для отслеживания сигналов после захвата.

5. Ошибки и нарушения GNSS

Различные естественные и искусственные условия в живой среде влияют на результаты этих основных тестов. Важно протестировать устройство или продукт в среде, в которой оно должно работать. Без этих дополнительных тестов продукт GNSS может хорошо работать в идеальных условиях, но совсем не работать в реальных условиях.

Ключевыми факторами, которые привносят ошибки и влияют на производительность приёмника или мешают возможности приёмника определять местоположение, являются ионосфера, тропосфера, многолучевость, локальные радиочастотные помехи и ограниченный обзор неба. В самой системе ГНСС также могут возникать ошибки, такие как неверные эфемеридные данные или повреждённые сообщения.

По мере того, как сигнал ГНСС проходит от спутника к приёмнику вблизи или на Земле, он проходит через ионосферу и тропосферу. Для космического корабля сигнал может проходить через большую часть ионосферы или вообще не проходить. Любой имитатор, выбранный для тестирования, должен иметь возможность изменять модели атмосферы и добавлять ошибки в ионосферу, чтобы приёмное оборудование можно было тестировать в различных условиях ошибок.

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный канал на TamTam