MGSE

Multi-GNSS Simulation & Test Environment

MGSE

Kurzbeschreibung

In MGSE wird ein GNSS-Simulator entwickelt, bestehend aus:

  1. MGSE GIPSIE®: Synthetisch generierte Daten
    Die multi-frequency, multi-system software-based GNSS Simulation Environment (GIPSIE®) besteht aus zwei Modulen: Satellite Constellation Simulator (SCS) und Intermediate Frequency Simulator (IFS). GIPSIE®unterstützt die folgenden Konstellationen: GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou, QZSS und IRNSS.
  2. MGSE GTEC© Recording Unit: Aufzeichnen von echten Daten
    Das Ziel des multi-band RF Front-End (GTEC© RFFE) ist der Empfang von RF-Signalen mit anschließender Filterung, Verstärkung, Abwärtskonvertierung und Quantisierung – gleichzeitig in verschiedenen Frequenzbändern – mit dem Ziel, digitale "Intermediate Frequency (IF)"-Signale zu erhalten, die in einem GNSS-Empfänger verarbeitet werden können.
  3. MGSE GTEC© Replay Unit: Digitale GNSS-IF- und analoge RF-Daten
    Sowohl synthetisch generierte als auch aufgezeichnete reale GNSS-Daten können entweder als digitales IF-Signal oder als analoges RF-Mehrfrequenz-Signal in Echtzeit an zu testende Empfänger/Komponenten übertragen werden. Die MGSE-Replay-Einheit beinhaltet ein flexibles, Mehrfrequenz-fähiges USB3.0-Gerät, das GIPSIE®-IFS-generierte und GTEC©-RFFE-aufgezeichnete IF-Daten an einen digitalen Basisband-Ausgang oder ein analoges RF-Signal überträgt.

Das integrierte MGSE-System besteht aus:

  • MGSE GIPSIE® Simulator-Software auf dediziertem Computer
  • MGSE GTEC© Record-and-Replay-Einheit verbunden mit oben genanntem Computer

Beide Komponenten werden auch ohne die jeweils andere funktionieren. 

Mögliche MGSE-Konfigurationen:

  • MGSE Gesamtsystem bestehend aus Simulator, Recording- und Replay-Einheit
  • MGSE Recording-Einheit
  • MGSE Replay-Einheit
  • MGSE Simulator und Signal-Generator


MGSE wird in der Lage sein, sowohl digitale IF-GNSS-Signale als auch RF-Mehrfrequenz-Signale in Echtzeit an zu testende Empfänger/Komponenten zu übertragen. Es wird möglich sein, diese Signale entweder synthetisch auf Basis des Simulationsmoduls zu generieren (mit beliebigen Szenarien mit unterschiedlichen simulierten Effekten) oder im Form von realen Daten aufzuzeichnen. Beide Arten von Daten können – exakt reproduzierbar – übertragen werden. 

MGSE-Charakteristika:
 

Parameter SIM RX TX
GNSS multi-system, multi-frequency Szenarien:
  • GPS: L1 C/A & P; L2 L2C & P; L5
x x x
  • SBAS: EGNOS/WAAS/MSAS L1
x x x
  • Galileo: E1 A (PRS-like), B & C; E5, E5a/b; E6 A (PRS-like)
x x x
  • GLONASS: G1, G2
x x x
  • BeiDou: B1, B2
x x x
  • QZSS: L1, L1C, L2C, LEX
x x x
  • IRNSS: L5 und S-Band
x x x
Simulation von Jamming- & Mehrweg-Signalen x n/a x
Legende:SIM = Simulation
RX = Aufzeichnung
TX = Übertragung


Ein gängiger Ansatz, um während Entwicklung, Test und Zertifizierung von GNSS-Empfängern oder -Algorithmen Kosten zu sparen, ist die Verwendung einer Simulationsumgebung mit der Möglichkeit, reale Daten aufzuzeichnen und wieder abzuspielen. Dies dient der Vermeidung von aufwendigen und kostenintensiven Feldtests und Validierungen. Zusätzlich dazu – unter anderem weil manche GNSS-Signale (zB Galileo, Beidou, IRNSS) noch nicht voll verfügbar sind und um Wiederholbarkeit von speziellen Szenarien zu ermöglichen – werden häufig kommerzielle Hardware-Signalgeneratoren für GNSS verwendet, um Konstellationen, Signale und Störsignale simulieren zu können. Trotzdem können selbst in der besten Simulation nicht alle Aspekte der realen Umgebung abgebildet werden. Aufgezeichnete reale Daten sind somit das ideale Gegenstück zu synthetischen simulierten Daten. 

Daher werden flexible und kostengünstige Record-and-Replay-Lösungen für GNSS-Signale benötigt, die heutzutage mit mehreren Frequenzen und Systemen umgehen können müssen. Record-and-Replay ermöglicht die Durchführung von präzisen und vergleichbaren Evaluierungen, da für verschiedene Geräte dieselben Testbedingungen verwendet werden können. Der Nachteil von Record-and-Replay, dass lediglich das einmal empfangene Signal verwendet und nur noch die Amplitude nachträglich verändert werden kann, wird durch die Verwendung von synthetisch generierten simulierten Signalen ausgeglichen, wo die Signale der Satelliten individuell angepasst sowie zusätzliche Fehlerquellen hinzugefügt werden können. Dies ist mit aufgezeichneten Signalen nicht möglich. 

In MGSE liegt der Fokus auf der Kombination der beiden genannten Methoden (Record-and-Replay sowie synthetisch generierte Signale), da hier die größten Vorteile gesehen werden. 

Facts

Projektpartner

  • TeleOrbit GmbH  (Projektleitung)
  • TeleConsult Austria GmbH
  • Fraunhofer IIS

Finanzierung

  • European Space Agency (ESA) – GSTP 6 

Status

  • Laufend