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对GNSS辐射测试问题详解

更新时间:2024-09-11      点击次数:217


一、问题背景


在我们真实的环境中,GNSS信号是无处不在的,他通过从卫星辐射的形式覆盖地表。当我们想要使用GNSS模拟器进行测试时,一般有两种方式:

● 通过线缆直接连接待测件,无需额外环境与配置,即可进行准确的功率输出与测试,完成对于待测件的GNSS信号支持;


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● 为了追求更真实的测试环境,更简单的方法则是在暗室内通过辐射测试来进行,得到更加全面与广泛的测试效果;而如果需要天然引入空间中的其他无线信号,或者需要添加与真实GNSS信号的共同测试/对比测试时,这种测试则会选择在外场环境中进行测试。此时则需要考虑额外一点:GNSS类信号辐射测试是否符合当地规定。

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二、相关规定

中国工业与信息化部发布《无线电频率使用许可管理办法》加强无线电频率使用许可管理,规范无线电频率使用行为,有效利用无线电频谱资源;此外,中国无线电管理部门也制定了一些关于电磁辐射防护的规定,例如《电磁辐射防护管理办法》等,在进行GPS信号辐射测试时,可以参考这些规定和标准,确保测试过程中的电磁辐射控制在安全范围内。


在美国,GPS频谱受到国家电信和信息管理局(NTIA)的控制,参阅《联邦无线电频率管理手册》第8.3.28和8.3.29节。根据测试情况,可能需要获得FCC的授权,以在NTIA允许的电平功率要求下进行操作。此外可能需要特殊临时授权(STA)或实验许可证。


其他国家可能有其自己的规定或限制,在使用可选天线之前应该了解并遵守这些规定。






三、功率传输计算公式

我们梳理了无线环境下的功率计算公式,方便您在外场测试过程中快速计算在符合规定的情况下,应该设置多大的输出功率。


参考美国NTIA(国家电信和信息管理局)规定,限制从全向天线接收的信号在距离测试进行的建筑物100英尺(约30m)处的最大信号水平为-140 dBm(24 MHz带宽)。因此,为了符合这一规定,GNSS模拟器的最大功率输出可能需要受到限制。例如,考虑以下测试设置:

● 天线距离最近的外墙距离:100英尺 (约30m)

● 天线增益:0 dB(全向天线)

● 天线到GNSS模拟器的电缆损耗:0 dB(未使用电缆)


使用自由空间损耗计算进行无线传播:

损耗LOSS(dB)= 20 log10(4π * D / λ)

● 其中: λ = 确认频率对应的波长,1575 MHz处的波长为19 cm

● D = 天线到限制点的距离,在此案例中,D= 天线到外墙距离+外墙到规范限制距离 = 60m


带入计算可知道,损耗为72dB,另外需要清除使用自由空间计算是最坏的情况,因为墙壁和其他障碍物很可能会进一步降低信号强度。因此,将GSG的功率输出设置为-140 + 72 = -68 dBm或更低将确保符合规定。这样的设置将保证信号强度不会超过规定的限制。


另外,我们推荐一个第三方计算工具,输入频率与距离即可计算自由损耗(Free Space Path Loss Calculator ):

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四、GNSS模拟器

助力合规测试

使用GNSS模拟器在进行此类测试时有着天然的优势:

● GNSS模拟器的信号动态范围支持-175 ~-30dBm,可以适用于几乎所有的场景,无需额外配置放大器或衰减器,减小测试的复杂度与测试精度;

● GNSS模拟器支持实时的功率调节功能,调节步进可达0.1dB,可以在测试过程中根据需求随时改变信号强度,使测试具有灵活性。

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● GNSS模拟器支持自动化与编程,可以写入自由损耗算法与自动化流程,根据所在位置的条件与环境,以及法律法规等条件,自动生成符合规定与要求的GNSS信号,快速完成测试需求。


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五、GNSS模拟器

GNSS模拟器基于先进的软件定义架构,赋能下一代定位、导航与授时测试,具有灵活的软件定义平台和API,支持所有的GNSS星座与波形;具有超高的精度、分辨率以及动态性能,仿真迭代率可达1000Hz,强大的软件定义实现通道数无限制;广泛应用于汽车HIL测试,导航芯片、消费电子、终端测试,航空航天模拟,以及干扰抵抗。

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● 仿真迭代率高达1000Hz

●  HIL仿真延迟低至5ms

● 支持1000个搜星通道同时仿真,且无需额外付费

● 支持基于实时天空同步的全景卫星模拟


因此能够十分顺畅地与是德现有的解决方案结合,为蔚来提供5G和C-V2X网络仿真解决方案使蔚来能够在可控和可重复的测试条件下,在实验室环境中实现复杂的硬件在环(HIL)测试场景的仿真和验证。




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