Warum einen GPS-Simulator verwenden?

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GPS-constallationDie Fähigkeit ein GPS-Geräts verlässlich und wiederholbar zu testen, reduziert für jeden Entwickler die Entwicklungsdauer und Kosten.

Egal, für welchen Markt ein neues GPS-Produkt konzipiert ist oder welche Eigenschaften es hat, Tests sind eine Notwendigkeit. Signalerfassung, -erhaltung und -leistung in wechselnden Umgebungen sind Schlüsselfaktoren beim der Ermittlung, wie erfolgreich ein neues Gerät sein könnte.

multipathSo wird das Gerät in der Realität nicht verwendet werden: In vielen Fällen ist es Mehrwegspiegelung, Signalverschlechterung aufgrund von Hindernissen oder Interferenzen ausgesetzt, daher ist es von größter Wichtigkeit, zu wissen, wie sich das Gerät in diesen Situationen verhalten wird. Allerdings kann das Einführen dieser Variablen in einen Prüfplan in der „realen Welt" gänzlich unpraktisch sein und würde große Auswirkungen auf die Zeitspanne haben, die es braucht, bis das Produkt auf den Markt kommt.

Ein GPS-Simulator bietet dem Entwickler einige Vorteile. Der offensichtlichste Vorteil ist Bequemlichkeit – die Möglichkeit, rohe RF-Satellitensignale direkt in GPS-Equipment wiederzugeben, und das in Labor- oder Büroräumen, ohne in die freie Natur ziehen zu müssen, macht Tests ganz klar einfacher.

Was ist ein GPS-Simulator? (Zum Öffnen klicken)

Ein GPS- (oder GNSS-) Simulator sendet die genau gleiche Art von Funksignal aus, wie es auch von den Satelliten selbst ausgestrahlt wird. Diese Signale enthalten alle Informationen wie etwa Datum und Uhrzeit, die ein GPS-Gerät verwerten könnte, wenn es sich tatsächlich in der realen Welt befände.

Wenn ein Empfänger mit einem Simulator verbunden wird, verhält sich dieser genauso, als wäre er wirklich im Freien und würde sich bewegen, wie es das eingespielte Szenario vorgibt. GPS-Simulation bietet Einheitlichkeit. Ein neu entwickeltes Gerät kann bewertet werden, wenn es wiederholt einem Signal identischer Stärke und Qualität ausgesetzt wird, anstatt der dynamischen und sich beständig verändernden Live-Übertragung von GPS-Satelliten.

GPS-Simulation bietet Einheitlichkeit. Ein neu entwickeltes Gerät kann bewertet werden, wenn es wiederholt einem Signal identischer Stärke und Qualität ausgesetzt wird, anstatt der dynamischen und sich beständig verändernden Live-Übertragung von GPS-Satelliten.

Welche Arten von GPS-Simulatoren bibt es? (Zum Öffnen klicken)

Es gibt drei Arten von Simulatoren: GPS-Engine-Simulatoren, RF-Signal-Aufnahme/Wiedergabe-Simulatoren und Simulatoren für vollständige Konstellationen.

GPS-Engine-Simulatoren

GPS-Engine-Simulatoren sind die einfachste Option und erzeugen dasselbe Ausgangssignal wie eine GPS / GLONASS-Engine, üblicherweise in Form einer seriellen NMEA-Typenmitteilung. Um diese Art von Simulator zu nutzen, wird die GNSS-Engine vollständig aus dem Zielsystem entfernt und die Signale werden in den Rest des Schaltkreises geleitet. Simulatoren wie diese werden hauptsächlich von Systemintegratoren verwendet, die nicht an der Leistung der GNSS-Engine selbst interessiert sind. Sie sind in der Regel eine Software und geben Daten an einer seriellen Schnittstelle aus.

GPS-RF-Aufnahme/ Wiedergabe-Systeme

RF-Aufnahme/Wiedergabe-Systeme nehmen das RF-Signal einer/mehrerer aktiven/r GPS/GLONASS/Galileo/BeiDou/QZSS-Antenne/n mit einer sehr hohen Rate auf und speichern dieses digital auf einer Festplatte. Diese Daten können anschließend direkt in den RF-Eingang einer GPS/GLONASS/Galileo/BeiDou/QZSS-Engine gespielt werden, wo sie naturgetreu das Originalsignal nachbilden.

Simulatoren für vollständige Konstellationen

Voll-Konstellationens-Simulatoren generieren alle Satellitensignale aus dem Nichts. Diese werden dann mit einer vom Benutzer definierten Umlaufbahndatei kombiniert, um so ein künstliches GPS-Signal zu schaffen. Dies kann in Echtzeit durchgeführt werden, indem man spezielle (aber teure) Hardware verwendet, oder indem man es offline von einem normalen PC errechnen lässt, der dann eine Datei erstellt, die von einem einfacheren Aufnahme/Wiedergabe-System abgespielt werden kann.

GPS-Simulatoren waren bisher sehr kostspielig: Ein spezialisiertes Gerät war im Allgemeinen nur für Unternehmen mit einem hohen Forschungs- und Entwicklungsbudget erschwinglich. Ein traditioneller GPS-Simulator gibt zudem Signale aus, die von einem computergenerierten Modell erstellt wurden. Während dies dem Testenden sicherlich Wiederholbarkeit gibt, sind die Signale jedoch nicht „lebensecht", da sie an sich keine wirklichen „live sky"-Bedingungen bieten, wie sie in der realen Welt zu finden sind.

Dies ist für Entwickler eine Zwickmühle: Praktische Tests könnten schwer durchführbar, zeitraubend und dementsprechend teuer sein, auch wenn ein GPS-Simulator ebenfalls teuer ist und nicht wirklich die Art von vollständig realistischem Signal bietet, die benötigt wird.

Die Lösung ist GPS-Aufnahme- und  -Wiedergabe, welche die Durchführung einer ganzen Bandbreite an Tests erlaubt. LabSat 3 kann, sofern nötig, Live-Signale mit Unreinheiten aufnehmen, wie Sie durch die reale Welt erzeugt werden, beispielsweise durch überhängende Bäume oder Brücken, und diese im Labor wiedergeben; in Verbindung mit SatGen-Software können außerdem im Labor erstelle Szenarien wiedergegeben werden.