為了正確測(cè)試GNSS接收器或其他任何依賴GNSS信號(hào)的系統(tǒng)或設(shè)備，工程師需要模擬與真實(shí)衛(wèi)星廣播相同的RF信號(hào)，而使用GNSS模擬器是實(shí)現(xiàn)這一工作的最佳選擇。

假設(shè)正在開(kāi)發(fā)一種需要集成GNSS接收器的新產(chǎn)品，想要驗(yàn)證接收器設(shè)備在不同條件下是否運(yùn)行良好就需要GNSS模擬器輔助測(cè)試，而選用合適的模擬器來(lái)測(cè)量接收機(jī)是非常重要的。本期文章為您介紹了如何選擇能夠滿足特定測(cè)試要求的GNSS模擬器。

如何選擇

• 是否需要在測(cè)試的同時(shí)查看接收器的數(shù)據(jù)輸出？

如果需要同時(shí)查看接收器的數(shù)據(jù)輸出，則需要選擇一個(gè)具有通過(guò)串行端口直接連接到接收器設(shè)備功能的模擬器，以便可以更好地模擬該設(shè)備在現(xiàn)實(shí)世界中的工作情況，觀察正在模擬的數(shù)據(jù)與接收器實(shí)時(shí)看到的數(shù)據(jù)之間的偏差。

• 模擬器可以在測(cè)試期間組合多個(gè)星座嗎？

比如想要測(cè)試某一設(shè)備是否具有在失去了與GNSS星座中某一個(gè)系統(tǒng)的鎖定的情況下也能夠繼續(xù)運(yùn)行的功能，則要求模擬器能夠模擬鎖定其他星座的時(shí)間。這類模擬將確保產(chǎn)品內(nèi)部的GNSS接收器可以利用增加的衛(wèi)星可用性。模擬器應(yīng)該可以控制星座和頻段的確切組合。更重要的是，GNSS模擬器應(yīng)該能夠在測(cè)試期間更改單個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的功率水平，這樣就可以知道設(shè)備在穿越隧道并突然失去特定衛(wèi)星接收時(shí)的性能。下表顯示了可能需要同時(shí)模擬的所有衛(wèi)星信號(hào)，虹科Safran GNSS模擬器支持以下所有信號(hào)。

• 是否需要在建筑物內(nèi)、城市環(huán)境或者戶外環(huán)境中使用？

如果設(shè)備將在建筑物內(nèi)部或城市中使用，則需要一個(gè)模擬器來(lái)測(cè)試其處理多路徑信號(hào)的性能。當(dāng)來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)從物體或地面反射并導(dǎo)致主信號(hào)的多個(gè)回波到達(dá)GNSS接收器時(shí)，就會(huì)發(fā)生多徑。

在這種場(chǎng)景下，要求GNSS模擬器能夠完全控制測(cè)試期間要模擬的多路徑信號(hào)的數(shù)量。最重要的是，GNSS模擬器必須能夠?qū)邮掌鬟M(jìn)行stress-test（壓力測(cè)試：指模擬巨大的工作負(fù)荷以查看應(yīng)用在峰值使用情況下如何執(zhí)行操作）以確定它是否可以識(shí)別使用的是哪些信號(hào)以及拒絕的是哪些信號(hào)。多路徑可能發(fā)生在任何環(huán)境中，但建筑物越密集，多路徑就越多。而無(wú)論環(huán)境如何，幾乎每個(gè)應(yīng)用程序都應(yīng)該關(guān)注多路徑的測(cè)試。

• 是否需要考慮成本？

目前有一些模擬器僅提供有限數(shù)量的信道和衛(wèi)星信號(hào)，添加信道數(shù)會(huì)產(chǎn)生額外的成本。而虹科Safran GNSS模擬器能夠利用軟件組合產(chǎn)生所有可見(jiàn)的衛(wèi)星信號(hào)，用戶不必為額外的信道數(shù)付費(fèi)。同時(shí)，通過(guò)使用用戶自己的硬件并將其與仿真軟件結(jié)合，可以進(jìn)一步節(jié)省成本。

• 設(shè)置和配置測(cè)試所需的時(shí)間投入如何？

如果擔(dān)心設(shè)置和配置時(shí)間的問(wèn)題，可以考慮使用軟件定義的GNSS模擬器，如虹科Safran GNSS模擬器，它允許通過(guò)單擊鼠標(biāo)輕松添加或刪除信號(hào)。而依賴純硬件架構(gòu)的模擬器則需要更多的時(shí)間來(lái)設(shè)置每個(gè)測(cè)試、更改被測(cè)試的衛(wèi)星信號(hào)或更改仿真的其他參數(shù)。

• 用戶當(dāng)前模擬器是否能夠模擬不同的應(yīng)用類型？

考慮到GNSS接收器的應(yīng)用十分廣泛，可以集成到從智能手機(jī)一直到商業(yè)航空公司導(dǎo)航系統(tǒng)的各種設(shè)備中。因此，一般用戶在發(fā)布新產(chǎn)品之前，為了確保其滿足嚴(yán)格的安全要求，會(huì)將設(shè)備接收機(jī)放置在不同運(yùn)動(dòng)路徑上。無(wú)論是像5G基站這樣的固定應(yīng)用，還是移動(dòng)中的汽車、無(wú)人機(jī)等，這些應(yīng)用都要求GNSS模擬器可以同時(shí)產(chǎn)生不同的模擬。

• 是否需要執(zhí)行高級(jí)硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試？

HIL測(cè)試是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中測(cè)試過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，常規(guī)方法是將產(chǎn)品或系統(tǒng)帶到現(xiàn)場(chǎng)在實(shí)時(shí)天空環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試之前要執(zhí)行的最后一步測(cè)試。HIL比簡(jiǎn)單地測(cè)試GNSS接收器設(shè)備更復(fù)雜：它結(jié)合了與GNSS接收器集成的系統(tǒng)的其他組件，包括（但不限于）其他模擬器、設(shè)備、傳感器等。

• 是否需要自動(dòng)執(zhí)行要運(yùn)行的模擬？

如果用戶有任何類型的自定義或復(fù)制測(cè)試需求，且不想手動(dòng)調(diào)整每個(gè)測(cè)試的參數(shù)，可以使用虹科Safran GNSS模擬器，它提供了具有API的GNSS模擬器，允許用戶進(jìn)行自定義配置和控制

• 需要測(cè)試的GNSS接收器是否負(fù)責(zé)提供位置數(shù)據(jù)或定時(shí)數(shù)據(jù)？

需要確保GNSS模擬器能夠可靠地測(cè)試兩種類型信息（時(shí)間和位置）輸出的性能。為了確保授時(shí)精度，虹科Safran GNSS模擬器可以通過(guò)比較GNSS模擬器的1PPS與接收器生成的1PPS信號(hào)來(lái)測(cè)試GNSS接收器的授時(shí)精度。

• 是在地面、空中還是太空中使用？

使用GNSS模擬器的優(yōu)勢(shì)之一是能夠在計(jì)算機(jī)上模擬不同地區(qū)多個(gè)位置運(yùn)行的測(cè)試，而無(wú)需去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)天空測(cè)試。如果模擬器不能輕松修改位置或車輛信息，那么可以運(yùn)行的模擬類型將會(huì)受到限制。

• 是否需要設(shè)備操作培訓(xùn)？

虹科Safran GNSS模擬器會(huì)提供學(xué)習(xí)課程，其中包含了如何運(yùn)行某些類型的模擬的相關(guān)說(shuō)明，并提供如何使用Skydel引擎設(shè)置和運(yùn)行模擬的教程。

• 測(cè)試要求是否包括由大氣引起的變化？

鑒于衛(wèi)星和地球表面之間的距離很遠(yuǎn)，自然和人為的條件都會(huì)影響GNSS信號(hào)到達(dá)接收器時(shí)的質(zhì)量。因此，選擇的模擬器應(yīng)該100%能夠重現(xiàn)這些不利條件，可以確保在這些挑戰(zhàn)下設(shè)備仍然可以穩(wěn)定運(yùn)行。

• 是否需要測(cè)試衛(wèi)星信號(hào)本身的變化？

與其他信號(hào)一樣，衛(wèi)星信號(hào)本身也可能包含錯(cuò)誤，包括不正確的星歷數(shù)據(jù)、損壞的信息和其他誤差。因此，能夠修改衛(wèi)星信號(hào)消息序列、信號(hào)運(yùn)行狀況、軌道和許多其他信號(hào)參數(shù)對(duì)于GNSS模擬器來(lái)說(shuō)是非常重要的功能。

在評(píng)估GNSS模擬器時(shí)，需要綜合考慮上述所有技術(shù)因素。通常用戶需要的主要功能是可以生成RF信號(hào)并將其饋送到GNSS接收器，生成的射頻信號(hào)的質(zhì)量越高，可以控制的選項(xiàng)越多，GNSS模擬器就越適合接收機(jī)的測(cè)試。