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In the world of positioning, navigation, and timing there are infinite circumstances that can affect performance. Accounting for these factors in your testing is critical to bring products to market that are ready to perform in the real world. And having the capability to generate these scenarios can help you to save time and money in your testing by shifting a greater balance of your development regime into the lab.
랩 기반 테스트에서의 현실성이란 실제 환경을 최적으로 복제한 최첨단 시뮬레이션 GNSS 테스트 환경에 액세스하여 충실도 및 현실성을 높이는 것을 의미합니다. 최적의 복제는 디지털 영역 및 아날로그 영역 모두의 세부 사항과 성능에 따라 결정됩니다. 신호 특성을 디지털 영역의 소프트웨어에 모델링한 다음, 시스템 하드웨어에서 적절한 주파수로 전송하는 아날로그 RF(무선 주파수) 신호로 전환합니다.
랩 기반 시뮬레이션의 현실성에 영향을 미치는 일련의 고려 사항을 파악하는 것은 이러한 형태의 GNSS 테스트 요구 사항을 전체적으로 이해하는 데 중요합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
신호 모델링
성상도 모델링
우주 기상 및 대기 효과
로컬 환경
차량 모델링
신호 모델링
GNSS 테스트에서 모든 시뮬레이션은 GNSS 신호의 디지털 재현으로 시작됩니다. 신호가 시뮬레이터 소프트웨어에서 정확하게 모델링되지 않으면 테스트 결과가 부정확해질 수 있습니다. 각 성상도의 ICD(인터페이스 제어 문서)는 수신기에 신호가 표시되는 방법을 설명하며 대기 간섭, 클록 바이어스, 천문력 오류와 같은 현실적인 요인을 고려합니다. 그러나 최첨단 시뮬레이터는 ICD에 설정된 매개변수가 특정 테스트 시나리오의 요구 사항에서 항상 “현실적”인 것은 아니라는 사실을 설명합니다. 신호 모델링에 대한 자세한 내용은 RF 시뮬레이터의 설계 및 구축이 GNSS 테스트의 현실성에 영향을 줄 수 있는 6가지 방법 블로그를 확인하세요.
최첨단 시뮬레이터는 ICD에 설정된 매개변수가 특정 테스트 시나리오의 요구 사항에서 항상 “현실적”인 것은 아니라는 사실을 설명합니다.
ICD 구현 및 성상도 모델링
ICD 최신 세부 사항을 구현하고 관리하는 일은 시뮬레이션이 현실성을 체계적으로 레이어링할 때 가능합니다. ICD 업데이트로 최신 상태를 유지한다는 것은 시뮬레이터가 언제나 실제 또는 해당 성상도의 운영 계획을 정확하게 반영하는 신호를 생성한다는 것을 의미합니다. 이 접근 방식은 대부분의 경우에 적합하지만 항상 그렇지는 않습니다. 예를 들어 궤도 네비게이션 데이터는 일반적으로 ICD의 위성 움직임 정의를 따라 곧바로 시뮬레이터를 채우며 더 복잡한 테스트 시나리오는 이 접근 방식의 한계를 드러낼 수 있습니다. 어떤 경우에는 컴퓨팅 집중형 곡선 맞춤 접근 방식을 사용할 경우 사용자가 실시간 하늘 환경에서 관찰된 것을 드러내는 천문력 및 클록 오류를 확인할 수 있어 보다 '현실적인' 결과를 낳기도 합니다.
우주 기상 및 대기 효과
GNSS 신호는 다양한 우주 기상 및 대기 간섭의 영향을 받습니다. ICD는 우주 기상 및 대기 간섭의 영향을 시뮬레이션하기 위한 수학적 모델을 제공하지만 실제 우주 기상 환경은 대체로 예측할 수 없고 항상 변하기 때문에 진정한 현실성을 제공하기란 불가능합니다. 그 결과 일부 테스트 시나리오에서는 표준 시뮬레이터 제어 소프트웨어에서 가능한 것보다 더 높은 현실성이 필요할 수 있습니다. 이 경우 랩에 우주 기상 및 대기 효과를 보다 사실적으로 모델링 및 시뮬레이션하는 기능은 필드 테스트 비용을 절감하고 시장 출시를 가속화합니다.
로컬 환경
로컬 환경의 수많은 변수가 GNSS 수신기의 성능에 영향을 미치지만 모든 시뮬레이터가 이를 현실적인 방식으로 모델링할 수 있는 것은 아닙니다. 고려해야 할 중요 사항에는 다음이 포함됩니다.
다중 경로 및 암흑화: 환경 구조로 인한 다중 경로 신호 및 신호 차단은 모든 곳에서 다르게 발생하므로 반드시 고려해야 합니다. 시뮬레이션 소프트웨어는 일반적으로 일반적인 '다운타운 위치'에 대한 다중 경로 및 모호성 효과를 생성하기 위해 통계적 모델링에 의존하지만 패턴은 실제 위치와 일치하지 않습니다. 3D 환경 모델링 및 레이 트레이싱 소프트웨어를 사용하여 지리적으로 사실적인 위치 또는 특정 위치에서 신호 환경을 에뮬레이션하면 현실적인 시뮬레이션에서 이러한 격차를 해소하는 데 도움이 됩니다.
Multipathed signals and signal blockages caused by structures in the environment occur differently everywhere and must be accounted for.
간섭: 다양한 간섭 유형이 수신기 성능에 영향을 미칩니다. 여기에는 라디오, TV 및 셀룰러 송신기의 대역 외 방출에 대한 고의적인 재밍 및 스푸핑이 포함됩니다. 랩에서 이러한 간섭 효과를 현실적으로 시뮬레이션하면 실제 위협으로부터 수신기를 강화하는 방법에 대한 중요한 인사이트를 얻을 수 있습니다. 간섭에 대한 포괄적인 테스트 전략에는 관찰된 재밍 파형의 지속적인 업데이트 라이브러리를 포함하여 시뮬레이션에 통합해야 합니다.
차량 모델링
차량용 수신기의 경우 새로운 요소를 고려해야 합니다. 차량의 고유한 특성 및 역학을 시뮬레이터에 더 현실적으로 통합할수록 보다 정확한 결과와 인사이트를 얻을 수 있습니다. 고려해야 할 중요 사항에는 다음이 포함됩니다.
차량 구조: 안테나를 차량 내부 또는 외부 중 어디에 배치하였는지와 관련된 차체 요소에 따라 GNSS 신호는 차단되거나 다중 경로가 될 수 있습니다. 차량의 전반적인 특성, 특히 안테나와 관련하여 수신기 캐리어(예: 자동차, 항공기, 우주선 또는 인간 등)를 정확하게 모델링하면 잠재적인 문제를 식별하는 데 도움이 되는 중요한 테스트 프레임워크를 사용할 수 있습니다.
움직임 및 궤적: GNSS 테스트 전략은 차량이 다양한 움직임을 수행할 때 수신기가 작동하는 방식을 고려해야 합니다. 시뮬레이션된 신호는 빠른 가속 및 급격한 방향 변경(저크)과 같은 시나리오에서 차량 역학과 보조를 맞춰야 합니다. 시뮬레이터의 업데이트 속도가 빠를수록 차량의 자세와 위치를 더 정확하게 표시할 수 있습니다. 이는 매우 동적인 테스트 시나리오에서 특히 중요합니다.
Hardware-in-the-loop: HIL(hardware-in-the-loop)로 테스트할 때 현실적으로 측정하려면 신호 시뮬레이션 및 테스트 중인 하드웨어에서 생성된 움직임 및 궤적 데이터가 동기화 상태를 유지해야 합니다. HIL 구성의 기타 요소에 따라 해석된 대로 시뮬레이션된 신호와 차량 궤적 사이의 변동 수준이 높아지면 측정의 정확도가 감소하여 잘못된 결과를 낳을 수 있습니다.
랩 기반 GNSS 테스트의 추가 고려 사항: 기록 & 재생
일반적으로 기록 & 재생은 랩의 현실성을 높이는 주요한 방법입니다. 여러 면에서 볼 때 이는 실제 환경의 풍부함 및 과학적인 랩 테스트에 필요한 반복 가능성을 결합하여 두 영역의 장점을 모두 가지고 있습니다. 다양한 위치에서 실제 환경을 기록하면 드라이브 테스트 비용과 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 또한 기록 & 재생은 특정 위치에서 작동하도록 설계된 기기를 테스트하는 데 매우 유용합니다.
시뮬레이션과 마찬가지로 기록 & 재생 테스트 구성의 현실성은 RPS(녹음 & 재생 시스템)의 성능 및 구축 표준에 따라 결정됩니다. 기록 & 재생을 통해 랩에 현실적인 테스트를 도입하는 방법에 대한 자세한 내용은 블로그를 참조하세요.
이 블로그에 기술된 모든 요구 사항을 해결할 수 있는 기술을 갖춘 적절하면서도 확장 가능한 최첨단 테스트 플랫폼을 선택하는 것은 새로운 GNSS 출시 성공의 핵심입니다.
GNSS 테스트의 현실성에 대한 자세한 내용은 Spirent의 e북 – 랩에 현실적인 GNSS 테스트 환경을 만드는 방법을 읽어보세요.
