GPS-Simulatoren
Safrans GNSS-Satellitensimulatoren ermöglichen leistungsstarke, szenarienbasierte Tests – bei unübertroffener Bedienerfreundlichkeit, Präzision und Wirtschaftlichkeit.
Unsere hochmodernen Simulatoren erzeugen präzise HF-Signale für alle globalen und regionalen Systeme: GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, NavIC sowie LEO-Konstellationen (Low Earth Orbit, niedrige Erdumlaufbahn). Ob in Europa, den USA, Asien oder im Weltraum getestet wird – Safran bietet die zuverlässigste und leistungsstärkste GNSS-Simulation für missionskritische Ergebnisse.
GPS-Simulatoren im Überblick
Was ist ein GPS-Simulator?
Da GPS-/GNSS-Empfänger zunehmend in missionskritische Geräte für anspruchsvolle Einsatzumgebungen integriert werden und unter Nutzung der wachsenden Möglichkeiten zahlreicher GNSS-Konstellationen (Global Navigation Satellite System) und Ergänzungssysteme entwickelt werden, benötigen Entwickler und Hersteller leistungsfähigere Methoden zur Sicherstellung der Funktionsleistung. Hier kommt ein GNSS-GPS-Simulator ins Spiel.
Dem Prüfingenieur stehen zwar verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, die positions-, navigations- und zeitbezogenen Funktionen seiner integrierten GPS-Empfänger auf GNSS-Basis zu testen – doch die Simulation bietet die größte Flexibilität, verglichen mit Tests mittels Over-the-Air-Signalen („Live-Sky“-Verfahren) oder Record- und Replay-Lösungen. Die vollständige Kontrolle über die GPS-Signalerzeugung ist der einzige Weg, um die Leistungsfähigkeit Ihrer Hard- und Software unter allen Bedingungen und in jeder Umgebung sicherzustellen.
Wie funktionieren GNSS-Simulatoren?
Um die Funktionsweise eines GNSS-Simulators zu verstehen, ist es hilfreich, einige Details der GPS-Signalübertragung zu kennen. Die GPS-Konstellation besteht beispielsweise aus mindestens 24 Satelliten, die alle 12 Stunden die Erde umrunden und Navigationsdaten auf verschiedenen Frequenzen ausstrahlen. GPS ist dabei nur eines von mehreren globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS), die bereits in Betrieb sind oder in Kürze in Betrieb gehen werden. (Siehe hierzu auch GNSS-Terminologie einfach erklärt.) Die meisten Navigationsanwendungen nutzen heute die GPS-L1-Frequenz bei 1575,42 MHz im Radiofrequenzbereich. Auf diese Trägerfrequenz modulieren die Satelliten ihre Identifikationsinformationen sowie eine Navigationsnachricht, die synchronisierte Zeitdaten, die Bahndaten des jeweiligen Satelliten (Ephemeriden) und die voraussichtlichen Positionen aller Satelliten der Konstellation (Almanach) enthält. Anhand dieser Daten kann ein Empfänger gleichzeitig seine Entfernung zu mehreren Satellitensignalen präzise berechnen und durch Trilateration seine Navigationslösung ermitteln.
Kostengünstige GNSS-Simulation
Kostengünstige GNSS-Simulation ist eine äußerst hilfreiche und flexible Alternative, da sie Ingenieuren ermöglicht, GNSS-Signale zu reproduzieren und sämtliche Simulationsparameter direkt an ihrem Arbeitsplatz, Prüfstand oder im Labor zu integrieren. So können sie bewerten, wie ihr Empfängergerät auf reale HF-Signale reagiert, wie präzise es arbeitet und wie es auf verschiedene Szenarien, Umgebungen und Konstellationen anspricht.
Der Aufbau eines eigenen GNSS-Simulators kann durchaus reizvoll sein, erfordert jedoch technisches Fachwissen. Basierend auf der leistungsstarken Skydel-GNSS-Simulationsengine bieten wir allgemeine Leitlinien und Empfehlungen hinsichtlich der Hardware und weiterer Komponenten für den Aufbau eines eigenen GNSS-Simulators.
Eine der größten Stärken von Skydel ist seine softwaredefinierte Architektur, die es Anwendern ermöglicht, handelsübliche Standardhardware zu nutzen. Dieser GNSS-Simulationsansatz verleiht Skydel maximale Skalierbarkeit und Flexibilität und erlaubt es Anwendern, sich weiterzuentwickeln und Innovationen voranzutreiben, ohne durch hardwarebedingte Einschränkungen begrenzt zu sein.
Mit einer Skydel-Softwarelizenz können Anwender einfach die benötigte Hardware erwerben und sofort mit der Simulation beginnen.
Signalerzeugung und Anwendungsfälle
Wesentliche GNSS-Simulation
Unsere GPS/GNSS-Satellitensimulatoren sind benutzerfreundliche, szenarienbasierte Instrumente, die eine leistungsstarke, funktionsreiche Plattform mit branchenführendem Preis-Leistungs-Verhältnis für jede Anforderung im Bereich GPS-Tests verbinden.
Ein GNSS-Signalgenerator ist ein Gerät, das simulierte Satellitensignale erzeugen und reale HF-Signale generieren kann, indem es zunächst I/Q-Daten produziert und die Umlaufbahnen der Satelliten zu einem benutzerdefinierten Zeitpunkt, an einem benutzerdefinierten Ort sowie entlang einer benutzerdefinierten Trajektorie berechnet. Unsere Simulatoren generieren dieselben HF-Signale, die auch von Navigationssatelliten ausgestrahlt werden – zum Testen beliebiger Geräte oder Systeme mit GPS-Empfänger.
GPS-Simulatoren können für folgende Zwecke eingesetzt werden:
- GPS-Empfängerfunktionen validieren und verbessern
- Präzise, hochwertige GPS-Signale und -Daten emulieren
- Positionierungs-, Navigations- und Zeitmessgeräte (PNT) in simulierten komplexen Umgebungen testen
Erzeugung realer HF-Signale für Satellitensignaltests
Um einen GNSS-Empfänger – oder jedes Gerät bzw. System, das auf globale Navigationssatellitensignale angewiesen ist – ordnungsgemäß zu testen, müssen Ingenieure dieselben HF-Signale simulieren, die von echten Satelliten ausgestrahlt werden.
Testingenieure beginnen möglicherweise mit realen oder “Live-Sky”-Tests, um die Leistung ihres neuen Produkts oder Geräts zu überprüfen. Solche Tests sind jedoch schwer zu reproduzieren, da sich die Satelliten ständig bewegen. Auch die atmosphärischen Bedingungen unterliegen Schwankungen, und es wäre aufwändig und teuer, einen GNSS-Empfänger an allen Orten der Welt und zu jeder Tageszeit zu testen, an denen er möglicherweise eingesetzt wird.
Fortschrittliche, realitätsnahe Simulation mit softwarebasierter Flexibilität
Skydel GNSS-Simulationssoftware
Die fortschrittliche Skydel-GNSS-Software von Safran bietet im Vergleich zu herkömmlichen FPGA-basierten Simulatoren mehr Flexibilität, Skalierbarkeit, Anpassungsmöglichkeiten, Upgrade-Fähigkeit und Wirtschaftlichkeit.
Dank technologischer Fortschritte bei softwaredefinierten Funkgeräten (SDR) und COTS-Komponenten hat sich die Art und Weise, wie wir heute über GNSS-Simulation denken, grundlegend gewandelt – selbst im Vergleich zu vor wenigen Jahren.
GNSS-Testmethoden
Leitungsgebundene Tests (Conducted) vs. Over-the-Air-Tests (OTA)
Die Technologie globaler Navigationssatellitensysteme (GNSS) ist für Branchen wie Verteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie von entscheidender Bedeutung, da hier Präzision, Zuverlässigkeit und Sicherheit unerlässlich sind. Reale GNSS-Signale sind jedoch anfällig für Interferenzen, Störungen (Jamming) und Täuschungsangriffe (Spoofing), was erhebliche Risiken für missionskritische Anwendungen darstellt. Um eine robuste Leistungsfähigkeit sicherzustellen, müssen GNSS-Tests in kontrollierten Umgebungen durchgeführt werden, die reale Bedrohungen nachbilden und gleichzeitig unvorhersehbare Variablen eliminieren.
CRPA-Tests (Controlled Reception Pattern Antenna) und Over-the-Air-Tests (OTA) ermöglichen eine essenzielle Validierung, indem sie die Interferenzfestigkeit erhöhen und die Systemresilienz sicherstellen.
- Bei leitungsgebundenen Tests (Conducted Testing) wird ein GNSS-Empfänger oder eine GNSS-Antenne über Kabel direkt mit einem Signalsimulator verbunden. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der Signalparameter bei gleichzeitiger Eliminierung externer Störeinflüsse. Diese Methode ist ideal für die Prüfung der Empfängerleistung unter kontrollierten, reproduzierbaren Bedingungen.
- Die OTA-Prüfung (Over-the-Air) bewertet hingegen die GNSS-Leistung in einer drahtlosen Umgebung – typischerweise in einer reflexionsarmen Kammer (Anechoic Chamber). Sie berücksichtigt praxisrelevante Faktoren wie Antennencharakteristiken, Mehrwegeffekte (Multipath) und räumliche Signalschwankungen und ist daher unerlässlich für die Validierung der Systemleistung unter realen Einsatzbedingungen.
| Testart | Leitungsgebunden | Leitungsgebunden | Over-the-Air (OTA) |
|---|---|---|---|
| Allgemeine GNSS-Simulation und -Tests | CRPA-Tests, Störungssimulation (Jamming) + Täuschungsangriffe (Spoofing) | Umfassende GNSS-Prüfung | |
| Prüfling (Device under Test – DUT) | Standard-GNSS-Empfänger | CRPA-Elektronikeinheit | CRPA-Antenne + Elektronikeinheit GNSS-Empfänger Gesamtsysteme |
| Unterstützte Funktionen | – Multi-Frequenz/Multi-Konstellation – Multi-Antennentests – Jamming/Spoofing (Störung/Täuschung) – Echtzeit-HIL (Hardware-in-the-Loop) – IMU-Unterstützung | – Multi-Frequenz/Multi-Konstellation – Multi-Antennentests – Jamming/Spoofing (Störung/Täuschung) – Echtzeit-HIL (Hardware-in-the-Loop) – IMU-Unterstützung | – Vollständige HF-Isolation – Breitbandunterstützung – Jamming/Spoofing (Störung/Täuschung), CRPA – Multi-Umgebungssimulation – IMU-Unterstützung |
| Simulator | Skydel GSG-7 GSG-8 Gen2 | GSG-Wavefront | GSG-Anechoic |
CRPA-Tests für Verteidigungsanwendungen
Bei Verteidigungsmissionen, bei denen die Widerstandsfähigkeit gegen Störungen (Jamming) und Täuschungsangriffe (Spoofing) nicht nur wünschenswert, sondern missionsentscheidend ist, gewährleisten strenge CRPA-Tests (Controlled Reception Pattern Antenna), dass Ihre Multi-Element-Antennensysteme in umkämpften Umgebungen einwandfrei funktionieren. CRPA-Testsysteme bilden reale GPS/GNSS-Signale und feindliche Bedrohungen nach, sodass Ingenieure die Leistungsfähigkeit des Störschutzes validieren, Schwachstellen identifizieren und die Einsatzbereitschaft bereits lange vor dem tatsächlichen Einsatz zertifizieren können.
Warum eine reflexionsarme Kammer (Anechoic Chamber) verwenden?
Eine reflexionsarme Kammer bietet eine ideale Umgebung für GNSS-Tests, da sie externe Störeinflüsse und unerwünschte Signalreflexionen eliminiert. Diese kontrollierte Umgebung gewährleistet höchste Präzision und ermöglicht wiederholbare, konsistente Testbedingungen, die im Freien nicht realisierbar sind. Durch die Simulation realer Szenarien ohne unvorhersehbare Variablen ermöglichen reflexionsarme Kammern eine präzise Bewertung von GNSS-Empfängern, Antennen und Anti-Jamming-Technologien. Darüber hinaus unterstützen sie Over-the-Air-Tests (OTA) und stellen sicher, dass Systeme unter realen Einsatzbedingungen zuverlässig funktionieren und gleichzeitig die geltenden Industriestandards erfüllen.
Wie funktionieren CRPA-Antennen?
CRPA-Antennen (Controlled Reception Pattern Antenna) nutzen fortschrittliche Beamforming-Techniken, um Interferenzen dynamisch zu filtern und zu unterdrücken. Durch die Echtzeitanpassung ihres Empfangsdiagramms verbessern CRPA-Antennen die GNSS-Signalintegrität und sind daher ideal für militärische Anwendungen, Luft- und Raumfahrt sowie Hochsicherheitsbereiche.
Steigern Sie Ihre GNSS-Leistung mit fortschrittlichen GNSS-Simulationsprodukten
GNSS-Simulatoren (auch als GNSS-Signalgeneratoren bekannt) sind Hochfrequenzgeneratoren, die dieselben Daten wie GNSS-Satelliten übertragen können. Der wahre Wert eines GNSS-Simulators liegt jedoch in der Möglichkeit, eine Vielzahl von Parametern direkt vom Prüfstand aus zu verändern:
Daten vom Satelliten:
- Datum/Uhrzeit über die Uhrenparameter
- Satelliten-ID (PRN-Code)
- Ephemeriden und Almanach
Bedingungen aus Sicht des Empfängers:
- Anzahl der Satellitensignale
- Leistungspegel
- Atmosphärische und antennenbedingte Fehler durch Modelle
- Mehrwegebedingungen (Multipath)
Position des Empfängers:
- Startposition (Breitengrad, Längengrad und Höhe)
- Trajektorie (Bewegungspfad)
Simulieren Sie GNSS-Signale aus aller Welt
Die Kombination all dieser Parameter ergibt ein „Szenario“ für ein GPS-Simulationsgerät. Alle Safran GSG-Modelle können im Signalgenerator-Modus betrieben werden, um einen Ein-Satelliten-Datenstrom zu erzeugen – für die Überprüfung des Signalerfassungsverhaltens (Signal Acquisition) des Empfängers sowie die Validierung der Baugruppenintegration. Safran-Simulatoren können gleichzeitig Signale von zahlreichen Satelliten über mehrere Frequenzbänder hinweg generieren. Sie können simultan GPS oder andere globale Navigationssatellitensysteme wie GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, Pulsar und IRNSS simulieren, um die Multi-GNSS-Fähigkeit zu testen. Darüber hinaus können sie Signale von satellitengestützten Ergänzungssystemen (SBAS) erzeugen: WAAS (Nordamerika), EGNOS (Europa), MSAS (Japan) und GAGAN (Indien). Da die verschiedenen GNSS-Konstellationen derzeit auf weiteren Frequenzen senden bzw. dies planen, sind Safrans Mehrfrequenz-Simulatoren darauf ausgelegt, neben L1 (sowie Galileo E1 und BeiDou B1) auch diese Signale zu generieren – darunter GPS L2, L2C, L5; GLONASS L2; Galileo E5, E6; BeiDou B2, B3; IRNSS L5.
Testen Sie Ihre GNSS-Empfänger mit dynamischer Trajektoriensimulation
GNSS-Signalgeneratoren werden programmiert, um Empfängerbewegungen zu simulieren und sicherzustellen, dass das System unter jeder beliebigen Trajektorie leistungsfähig ist. Die Trajektorie ist dabei nur einer von vielen Parametern, die in einem Szenario enthalten sind. Vordefinierte Szenarien sind bereits ab Werk auf dem Gerät geladen und sofort einsatzbereit. Alternativ können Sie Ihre Szenarienparameter über das Frontbedienfeld, über uploadbare Dateien oder mittels Szenarien-Builder-Software bearbeiten, speichern und starten. Der Simulator erzeugt automatisch die HF-Signale für GNSS-Empfängertests – entweder als leitungsgebundene Signale über HF-Steckverbinder und Kabel oder als abgestrahlte Signale über eine Antenne. Die Tests können ferngesteuert oder automatisiert über verschiedene Instrumentschnittstellen und ein SCPI-Befehlssprotokoll durchgeführt werden. Mehrere neue Funktionen ermöglichen die nahtlose Integration der GNSS-Simulation in anwendungsspezifische Testplattformen, bei denen Daten ausgetauscht werden können, um die Signale in Echtzeit mit anderen simulierten Daten zu synchronisieren.
Schöpfen Sie Ihr Testpotenzial aus – sparen Sie Zeit und Geld mit GNSS-Simulatoren
Ohne GNSS-/GPS-Simulation wären Versuche, Empfänger mit Over-the-Air-Signalen oder Aufzeichnungs- und Wiedergabelösungen zu testen, auf die Satelliten beschränkt, die zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort unter den gerade herrschenden Bedingungen verfügbar sind. Tests an abgelegenen Orten oder mit hohen Geschwindigkeiten wären kostspielig, zeitaufwendig oder schlicht unpraktikabel. Und bei “Live-Sky”-Signalen wären die Testparameter und die Umgebung niemals reproduzierbar.
Testen Sie mehr Parameter, testen Sie häufiger – mit extremer Flexibilität für Entwicklung und Fertigung. Sparen Sie Zeit und Geld mit GNSS-Simulatoren.
Entdecken Sie unsere GPS/GNSS-Simulatoren
Skydel GNSS-Simulation
Die weltweit führende softwarebasierte Simulationsplattform
Skydel ist die weltweit führende softwarebasierte Simulationsplattform und überall dort einsatzbereit, wo Sie sie benötigen. Ob im Home-Office, im Forschungslabor, in der Automobilfertigung oder im Verteidigungsbereich – Skydel erfüllt Ihre Simulations- und Testanforderungen mit schlüsselfertigen Hardwarelösungen oder, als Branchenneuheit, mit einer BYOH-Option (Bring Your Own Hardware). Erleben Sie realistische Testszenarien zu einem Bruchteil der Kosten – und sehen Sie sich unsere Demo an, um mehr zu erfahren.
GSG-7
Fortschrittlicher GPS/GNSS-Simulator
Die neueste Positions-, Navigations- und Zeittestlösung aus Safrans Familie der Skydel-basierten Simulatoren setzt den höchsten Standard für GNSS-Signaltests – in einem benutzerfreundlichen, schlüsselfertigen Gerät mit kompaktem Formfaktor. Dieser fortschrittliche GNSS-Simulator ermöglicht es Ihnen, dieselben HF-Signale wie echte Satelliten zu erzeugen und Ihr GPS/GNSS-Empfängergerät in jedem beliebigen Szenario zu testen.
GSG-8 Gen2
Die nächste Evolutionsstufe der GNSS-Simulation
Der GSG-8 Gen2 von Safran ist die Weiterentwicklung des bewährten GSS-8 – eine professionelle Positions-, Navigations- und Zeittestlösung aus Safrans Familie der Skydel-basierten Simulatoren. Konzipiert für Mehrantennen- und Mehrfahrzeugsimulationen sowie Szenarien mit anspruchsvollen Störungen.
GSG-Anechoic
Reflexionskammer-GNSS-Simulatorsystem
Konzipiert für GNSS-Systemtests in einer reflexionsarmen Kammer – zur Prüfung von CRPA-/Mehrelementantennen, Antennenelektroniken und gesamten PNT-Systemen. Unsere GSG-Anechoic-Lösung bietet volle Reflexionskammerfähigkeit mit leistungsstarker automatischer Kalibrierung und Mehrfachausgangsunterstützung für umfassende Antennen- und Systembewertungen.
GSG-Wavefront
Softwaredefiniertes CRPA-Testsystem
GSG-Wavefront bietet skalierbare, phasenkohärente Simulation mit dynamischer Bedrohungsmodellierung und Echtzeit-Jamming/Spoofing-Simulation – ideal für Verteidigungslabore, die CRPA-Systeme, elektronische Komponenten von Mehrelementantennen und Szenarien mit hoher Dynamik testen müssen.