一、問題背景
在我們真實的環(huán)境中,GNSS信號是無處不在的,他通過從衛(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)行測試時,一般有兩種方式:
● 通過線纜直接連接待測件,無需額外環(huán)境與配置,即可進(jìn)行準(zhǔn)確的功率輸出與測試,完成對于待測件的GNSS信號支持;
● 為了追求更真實的測試環(huán)境,更簡單的方法則是在暗室內(nèi)通過輻射測試來進(jìn)行,得到更加全面與廣泛的測試效果;而如果需要天然引入空間中的其他無線信號,或者需要添加與真實GNSS信號的共同測試/對比測試時,這種測試則會選擇在外場環(huán)境中進(jìn)行測試。此時則需要考慮額外一點:GNSS類信號輻射測試是否符合當(dāng)?shù)匾?guī)定。
二、相關(guān)規(guī)定
中國工業(yè)與信息化部發(fā)布《無線電頻率使用許可管理辦法》加強無線電頻率使用許可管理,規(guī)范無線電頻率使用行為,有效利用無線電頻譜資源;此外,中國無線電管理部門也制定了一些關(guān)于電磁輻射防護的規(guī)定,例如《電磁輻射防護管理辦法》等,在進(jìn)行GPS信號輻射測試時,可以參考這些規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn),確保測試過程中的電磁輻射控制在安全范圍內(nèi)。
在美國,GPS頻譜受到國家電信和信息管理局(NTIA)的控制,參閱《聯(lián)邦無線電頻率管理手冊》第8.3.28和8.3.29節(jié)。根據(jù)測試情況,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授權(quán)(STA)或?qū)嶒炘S可證。
其他國家可能有其自己的規(guī)定或限制,在使用可選天線之前應(yīng)該了解并遵守這些規(guī)定。
三、功率傳輸計算公式
我們梳理了無線環(huán)境下的功率計算公式,方便您在外場測試過程中快速計算在符合規(guī)定的情況下,應(yīng)該設(shè)置多大的輸出功率。
參考美國NTIA(國家電信和信息管理局)規(guī)定,限制從全向天線接收的信號在距離測試進(jìn)行的建筑物100英尺(約30m)處的最大信號水平為-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,考慮以下測試設(shè)置:
● 天線距離最近的外墻距離:100英尺 (約30m)
● 天線增益:0 dB(全向天線)
● 天線到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算進(jìn)行無線傳播:
損耗LOSS(dB)= 20 log10(4π * D / λ)
● 其中: λ = 確認(rèn)頻率對應(yīng)的波長,1575 MHz處的波長為19 cm
● D = 天線到限制點的距離,在此案例中,D= 天線到外墻距離+外墻到規(guī)范限制距離 = 60m
帶入計算可知道,損耗為72dB,另外需要清除使用自由空間計算是最壞的情況,因為墻壁和其他障礙物很可能會進(jìn)一步降低信號強度。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)置將保證信號強度不會超過規(guī)定的限制。
另外,我們推薦一個第三方計算工具,輸入頻率與距離即可計算自由損耗(Free Space Path Loss Calculator ):
四、GNSS模擬器
助力合規(guī)測試
使用GNSS模擬器在進(jìn)行此類測試時有著天然的優(yōu)勢:
● GNSS模擬器的信號動態(tài)范圍支持-175 ~-30dBm,可以適用于幾乎所有的場景,無需額外配置放大器或衰減器,減小測試的復(fù)雜度與測試精度;
● GNSS模擬器支持實時的功率調(diào)節(jié)功能,調(diào)節(jié)步進(jìn)可達(dá)0.1dB,可以在測試過程中根據(jù)需求隨時改變信號強度,使測試具有靈活性。
● GNSS模擬器支持自動化與編程,可以寫入自由損耗算法與自動化流程,根據(jù)所在位置的條件與環(huán)境,以及法律法規(guī)等條件,自動生成符合規(guī)定與要求的GNSS信號,快速完成測試需求。
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)航與授時測試,具有靈活的軟件定義平臺和API,支持所有的GNSS星座與波形;具有超高的精度、分辨率以及動態(tài)性能,仿真迭代率可達(dá)1000Hz,強大的軟件定義實現(xiàn)通道數(shù)無限制;廣泛應(yīng)用于汽車HIL測試,導(dǎo)航芯片、消費電子、終端測試,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個搜星通道同時仿真,且無需額外付費
● 支持基于實時天空同步的全景衛(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,為蔚來提供5G和C-V2X網(wǎng)絡(luò)仿真解決方案使蔚來能夠在可控和可重復(fù)的測試條件下,在實驗室環(huán)境中實現(xiàn)復(fù)雜的硬件在環(huán)(HIL)測試場景的仿真和驗證。
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