技術(shù)文章
一、問(wèn)題背景
在我們真實(shí)的環(huán)境中,GNSS信號(hào)是無(wú)處不在的,他通過(guò)從衛(wèi)星輻射的形式覆蓋地表。當(dāng)我們想要使用GNSS模擬器進(jìn)行測(cè)試時(shí),一般有兩種方式:
● 通過(guò)線(xiàn)纜直接連接待測(cè)件,無(wú)需額外環(huán)境與配置,即可進(jìn)行準(zhǔn)確的功率輸出與測(cè)試,完成對(duì)于待測(cè)件的GNSS信號(hào)支持;
● 為了追求更真實(shí)的測(cè)試環(huán)境,更簡(jiǎn)單的方法則是在暗室內(nèi)通過(guò)輻射測(cè)試來(lái)進(jìn)行,得到更加全面與廣泛的測(cè)試效果;而如果需要天然引入空間中的其他無(wú)線(xiàn)信號(hào),或者需要添加與真實(shí)GNSS信號(hào)的共同測(cè)試/對(duì)比測(cè)試時(shí),這種測(cè)試則會(huì)選擇在外場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。此時(shí)則需要考慮額外一點(diǎn):GNSS類(lèi)信號(hào)輻射測(cè)試是否符合當(dāng)?shù)匾?guī)定。
二、相關(guān)規(guī)定
中國(guó)工業(yè)與信息化部發(fā)布《無(wú)線(xiàn)電頻率使用許可管理辦法》加強(qiáng)無(wú)線(xiàn)電頻率使用許可管理,規(guī)范無(wú)線(xiàn)電頻率使用行為,有效利用無(wú)線(xiàn)電頻譜資源;此外,中國(guó)無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)也制定了一些關(guān)于電磁輻射防護(hù)的規(guī)定,例如《電磁輻射防護(hù)管理辦法》等,在進(jìn)行GPS信號(hào)輻射測(cè)試時(shí),可以參考這些規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn),確保測(cè)試過(guò)程中的電磁輻射控制在安全范圍內(nèi)。
在美國(guó),GPS頻譜受到國(guó)家電信和信息管理局(NTIA)的控制,參閱《聯(lián)邦無(wú)線(xiàn)電頻率管理手冊(cè)》第8.3.28和8.3.29節(jié)。根據(jù)測(cè)試情況,可能需要獲得FCC的授權(quán),以在NTIA允許的電平功率要求下進(jìn)行操作。此外可能需要特殊臨時(shí)授權(quán)(STA)或?qū)嶒?yàn)許可證。
其他國(guó)家可能有其自己的規(guī)定或限制,在使用可選天線(xiàn)之前應(yīng)該了解并遵守這些規(guī)定。
三、功率傳輸計(jì)算公式
我們梳理了無(wú)線(xiàn)環(huán)境下的功率計(jì)算公式,方便您在外場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中快速計(jì)算在符合規(guī)定的情況下,應(yīng)該設(shè)置多大的輸出功率。
參考美國(guó)NTIA(國(guó)家電信和信息管理局)規(guī)定,限制從全向天線(xiàn)接收的信號(hào)在距離測(cè)試進(jìn)行的建筑物100英尺(約30m)處的最大信號(hào)水平為-140 dBm(24 MHz帶寬)。因此,為了符合這一規(guī)定,GNSS模擬器的最大功率輸出可能需要受到限制。例如,考慮以下測(cè)試設(shè)置:
● 天線(xiàn)距離最近的外墻距離:100英尺 (約30m)
● 天線(xiàn)增益:0 dB(全向天線(xiàn))
● 天線(xiàn)到GNSS模擬器的電纜損耗:0 dB(未使用電纜)
使用自由空間損耗計(jì)算進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳播:
損耗LOSS(dB)= 20 log10(4π * D / λ)
● 其中: λ = 確認(rèn)頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),1575 MHz處的波長(zhǎng)為19 cm
● D = 天線(xiàn)到限制點(diǎn)的距離,在此案例中,D= 天線(xiàn)到外墻距離+外墻到規(guī)范限制距離 = 60m
帶入計(jì)算可知道,損耗為72dB,另外需要清除使用自由空間計(jì)算是最壞的情況,因?yàn)閴Ρ诤推渌系K物很可能會(huì)進(jìn)一步降低信號(hào)強(qiáng)度。因此,將GSG的功率輸出設(shè)置為-140 + 72 = -68 dBm或更低將確保符合規(guī)定。這樣的設(shè)置將保證信號(hào)強(qiáng)度不會(huì)超過(guò)規(guī)定的限制。
另外,我們推薦一個(gè)第三方計(jì)算工具,輸入頻率與距離即可計(jì)算自由損耗(Free Space Path Loss Calculator ):
四、GNSS模擬器
助力合規(guī)測(cè)試
使用GNSS模擬器在進(jìn)行此類(lèi)測(cè)試時(shí)有著天然的優(yōu)勢(shì):
● GNSS模擬器的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍支持-175 ~-30dBm,可以適用于幾乎所有的場(chǎng)景,無(wú)需額外配置放大器或衰減器,減小測(cè)試的復(fù)雜度與測(cè)試精度;
● GNSS模擬器支持實(shí)時(shí)的功率調(diào)節(jié)功能,調(diào)節(jié)步進(jìn)可達(dá)0.1dB,可以在測(cè)試過(guò)程中根據(jù)需求隨時(shí)改變信號(hào)強(qiáng)度,使測(cè)試具有靈活性。
● GNSS模擬器支持自動(dòng)化與編程,可以寫(xiě)入自由損耗算法與自動(dòng)化流程,根據(jù)所在位置的條件與環(huán)境,以及法律法規(guī)等條件,自動(dòng)生成符合規(guī)定與要求的GNSS信號(hào),快速完成測(cè)試需求。
五、GNSS模擬器
GNSS模擬器基于先進(jìn)的軟件定義架構(gòu),賦能下一代定位、導(dǎo)航與授時(shí)測(cè)試,具有靈活的軟件定義平臺(tái)和API,支持所有的GNSS星座與波形;具有超高的精度、分辨率以及動(dòng)態(tài)性能,仿真迭代率可達(dá)1000Hz,強(qiáng)大的軟件定義實(shí)現(xiàn)通道數(shù)無(wú)限制;廣泛應(yīng)用于汽車(chē)HIL測(cè)試,導(dǎo)航芯片、消費(fèi)電子、終端測(cè)試,航空航天模擬,以及干擾抵抗。
● 仿真迭代率高達(dá)1000Hz
● HIL仿真延遲低至5ms
● 支持1000個(gè)搜星通道同時(shí)仿真,且無(wú)需額外付費(fèi)
● 支持基于實(shí)時(shí)天空同步的全景衛(wèi)星模擬
因此能夠十分順暢地與是德現(xiàn)有的解決方案結(jié)合,為蔚來(lái)提供5G和C-V2X網(wǎng)絡(luò)仿真解決方案使蔚來(lái)能夠在可控和可重復(fù)的測(cè)試條件下,在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的硬件在環(huán)(HIL)測(cè)試場(chǎng)景的仿真和驗(yàn)證。