Real-World-Tests
Simulation von Satellitensignalen
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Viele Wege – ein Ziel
Mehrpfadausbreitung kann, je nach der simulierten Umgebung, sehr stark variieren. Das reflektierende Material bestimmt Phasenversatz und Pegelverlust durch die Reflexion. Somit ergeben sich unterschiedliche Bedingungen für Beton- beziehungsweise Glasfassaden, welche in der Simulation zu berücksichtigen sind. Untersuchungen haben ergeben, dass die Anzahl der zu berücksichtigen Pfade von drei Kriterien abhängig ist:
- Relativer Empfangspegel eines Pfades am Empfänger im Verhältnis zum direkten Signal (Line-of-Sight, LOS) beziehungsweise zum Pfad mit maximalen Pegel nur leicht gedämpft: Hier muss das Signal berücksichtigt werden, da eine deutliche Verzerrung verursacht wird.
- Kommen mehrere Signale inklusive des LOS-Signals mit unterschiedlichen Pegeln von einem Satelliten beim Empfänger an, so haben Signale nach mehreren Reflexionen eine größere Dämpfung (typischerweise mehr als 15 dB). Sie verursachen nur eine vernachlässigbare Distortion des Signals und müssen somit nicht simuliert werden.
- Bei Mehrfachreflexionen kann auch die Zeitverzögerung zum LOS-Signal so groß werden, dass die Signale durch Crosscorellation und Tracking im Empfänger nicht zum Tragen kommen. Somit können diese in der Simulation vernachlässigt werden.
Die Herausforderung für den Empfänger besteht darin, direktes Signal und zeitverzögerte Reflexionen zu unterscheiden. Bodenreflexionen können in diesem Zusammenhang vernachlässigt werden, da der Versatz bei einer Höhe von circa 1,5 Meter mit 3 Meter Wegstrecke kleiner als die Genauigkeit von kommerziellen GNSS-Empfängern ist. Konsolidiert man die drei genannten Kriterien, kann zwar eine Vielzahl von Mehrwegepfadsignalen den Empfänger erreichen, aber nur wenige „sieht“ er auch. Nur jene müssen in einer Simulation berücksichtigt werden.
Im Test muss der Effekt der Mehrwegeausbreitung bei statischen wie auch bei bewegten Empfängern nachgestellt werden. Die Mehrwegeausbreitung kann im GNSS-Simulator automatisch simuliert werden, wenn bei der Definition der Objekte für die Abschattung auch die Oberflächenbeschaffenheit charakterisiert wird. Alle notwendigen Daten (Satellitenbahnen aus Almanach beziehungsweise Ephemeriden, Ort, Zeit und Geometrie der Objekte) werden dazu im Simulator hinterlegt. Aber nicht nur die Lage der Sendequelle des Signals, sondern auch die Empfängerlage hat einen Einfluss auf die Qualität des Signals. Beispielhaft sei hier die Antenne genannt. Je nachdem, wo sich die Antenne des GNSS-Empfängers befindet, muss ein weiterer Effekt berücksichtigt werden. Handelt es sich beispielsweise um einen Empfänger in einem Smartphone oder einem mobilen Navigationsgerät, das in einem Fahrzeug betrieben wird, so ist die Abschattung durch die Metallkarosserie zu berücksichtigen. Da dies wie ein zusätzliches Filter wirkt, welche Abschattung oder auch Phasenversatz für Signale aus unterschiedlichen Winkeln definiert, spricht man von Antennen´Pattern oder Antennen Maske. Diese Effekte sind bei der Simulation ebenfalls zu berücksichtigen.
- Simulation von Satellitensignalen
- Was GNSS-Simulatoren können sollten
- Licht und Schatten
- Viele Wege – ein Ziel
- Sonderfall Aerospace & Defense
- Fazit
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