GPSシミュレータ
Safran の GNSS 衛星シミュレーターは、比類のない使いやすさ、精度、手頃な価格で、強力なシナリオベースのテストを実現します。
当社の高度なシミュレータは、GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou、QZSS、NavIC、LEO衛星群など、あらゆるグローバルおよび地域システムから正確なRF信号を生成します。米国、ヨーロッパ、アジア、あるいは宇宙でのテストなど、Safranはミッションクリティカルな結果をもたらす、最も信頼性が高く高性能なGNSSシミュレーションを提供します。
GPSシミュレータの概要
GPS シミュレーターとは何ですか?
GPS / GNSS受信機は、よりミッションクリティカルなデバイスに搭載され、困難なアプリケーション環境で使用されるようになり、多数のGNSS（全地球航法衛星システム）衛星群や補強システムの新たな機能も考慮して設計されています。そのため、開発者やメーカーは、パフォーマンスを保証するためのより優れた方法を必要としています。そこでGNSS GPSシミュレータが役立ちます。
テストエンジニアは、統合型GPS受信機のGNSSベースの位置、ナビゲーション、タイミング機能をテストするために様々な選択肢を持っていますが、無線信号（「ライブスカイ」）や記録・再生ソリューションを用いたテストと比較して、シミュレーションは最も柔軟性に優れています。GPS信号生成を完全に制御することが、あらゆる状況や環境下において、ハードウェアとソフトウェアの性能に自信を持つ唯一の方法です。
GNSS シミュレーターはどのように動作するのでしょうか?
GNSS シミュレーターの動作を理解するには、GPS 信号伝送の詳細をいくつか理解しておくと役立ちます。たとえば、GPS コンステレーションは少なくとも 24 基の衛星で構成され、12 時間ごとに周回して、さまざまな周波数でナビゲーション データをブロードキャストしています。GPS は、運用中または近々運用開始予定の複数のグローバル ナビゲーション 衛星システム (GNSS) の 1 つにすぎません。(詳細については、「GNSS 用語の説明」を参照してください)。今日のほとんどのナビゲーション アプリケーションは、無線周波数 1575.42 MHz の GPS L1 周波数を使用しています。この搬送周波数に乗せて、衛星は識別情報と、同期された時刻、衛星の軌道データ (エフェメリス)、コンステレーション内のすべての衛星の予想位置に関するデータ (アルマナック) を含むナビゲーション メッセージを送信します。このデータを使用して、受信機は複数の衛星信号からの距離を同時に正確に計算し、三辺測量によってナビゲーション ソリューションを実現できます。
費用対効果の高いGNSSシミュレーション
費用対効果が高いGNSSシミュレーションは、エンジニアが自分のデスク、テストベンチ、またはラボでGNSS信号を再現し、シミュレーションに必要なすべての変数を含めることができるため、非常に便利で柔軟な選択肢です。そして、実際のRF信号に対して受信デバイスがどのように反応するか、どの程度正確か、異なるシナリオ、環境、コンステレーションに対してどのように反応するかを評価することができます。
GNSSシミュレータシステムの構築は楽しいものですが、技術的な専門知識が必要です。Skydelの強力なGNSSシミュレーションエンジンをベースに、ハードウェアやその他のコンポーネントに関する一般的なガイダンスと推奨事項を提供することで、GNSSシミュレータの構築をサポートします。
Skydelの最大の強みの一つは、ユーザーが既存のハードウェアを活用できるソフトウェア定義アーキテクチャです。このGNSSシミュレーションアプローチにより、Skydelは最大限の拡張性と柔軟性を実現し、ユーザーはハードウェア設計に制限されることなく開発と革新を進めることができます。
Skydel ソフトウェア ライセンスがあれば、ユーザーは必要なハードウェアを購入するだけで、シミュレーションを開始できます。
信号生成と使用例
必須のGNSSシミュレーション
当社の GPS/GNSS 衛星シミュレーターは、強力で機能豊富なプラットフォームと、GPS テストのあらゆる要件に対応する業界最先端の価値と手頃な価格を兼ね備えた、使いやすいシナリオベースの機器です。
GNSS 信号発生器は、最初に I/Q データを生成し、ユーザーが定義した時間、場所、軌道で衛星の軌道を計算することで、シミュレートされた衛星信号を作成し、実際の RF 信号を生成できるデバイスです。 当社のシミュレーターは、ナビゲーション衛星からブロードキャストされるものと同じ RF 信号を生成し、GPS 受信機を備えたあらゆるデバイスやシステムをテストします。
GPS シミュレーターは次の用途に使用できます。
- GPS受信機の機能の検証と改善
- 正確で高品質のGPS信号とデータをエミュレートする
- 複雑な環境をシミュレートした位置、ナビゲーション、タイミング（PNT）デバイスをテストします。
衛星信号テスト用の実際のRF信号を生成する
GNSS受信機、あるいはグローバルナビゲーション衛星信号に依存するあらゆるデバイスやシステムを適切にテストするためには、エンジニアは実際の衛星から放送されるのと同じRF信号をシミュレートする必要があります。
テストエンジニアは、新製品やデバイスがどのように機能するかを確認するために、実環境、つまり「ライブスカイ」テストから始めるかもしれませんが、衛星は常に移動しているため、テストを再現するのは困難です。また、大気の状態にもばらつきがあり、GNSS受信機がある世界中のすべての場所、すべての時間帯でテストするには、費用も時間もかかります。
GNSSテスト方法
実施試験 vs. オーバー・ザ・エア（OTA）試験
全地球航法衛星システム（GNSS）技術は、精度、信頼性、そしてセキュリティが不可欠な防衛、航空宇宙、自動車などの業界にとって極めて重要です。しかしながら、現実世界のGNSS信号は干渉、妨害、スプーフィングの影響を受けやすく、ミッションクリティカルなアプリケーションに重大なリスクをもたらします。堅牢なパフォーマンスを確保するためには、予測不可能な変数を排除しながら、現実世界の脅威を再現する制御された環境でGNSSテストを実施する必要があります。
CRPA (制御受信パターンアンテナ) および Over-the-Air (OTA) テストは、干渉に対する耐性を強化し、システムの復元力を確保することで、重要な検証を提供します。
- 実施試験では、GNSS受信機またはアンテナをケーブルで信号シミュレータに直接接続することで、外部干渉を排除しながら信号状態を正確に制御できます。この方法は、制御された再現性のある方法で受信機の性能をテストするのに最適です。
- 一方、OTAテストは、無線環境、通常は無響室におけるGNSSの性能を評価します。アンテナ特性、マルチパス効果、空間信号変動といった現実世界の要因を考慮するため、運用環境におけるシステム性能の検証に不可欠です。
| テストの種類 | 実施した | 実施した | 無線 |
|---|---|---|---|
| 一般的なGNSSシミュレーションとテスト | CRPAテスト、ジャミング+スプーフィング | All-encompassing GNSS Testing | |
| テスト対象デバイス（DUT） | 標準GNSS受信機 | CRPA電子機器 | CRPAアンテナ + 電子機器 GNSS受信機 システム全体 |
| サポートされている機能 | • マルチ周波数/ コンステレーション • マルチアンテナテスト • ジャミング/スプーフィング • リアルタイムHIL • IMUサポート | • マルチ周波数/ コンステレーション • マルチアンテナテスト • ジャミング/スプーフィング • リアルタイムHIL • IMUサポート | • 完全なRFアイソレーション • 広帯域サポート • 妨害電波/スプーフィング、 CRPA • マルチ環境シミュレーション • IMUサポート |
| シミュレーター | Skydel GSG-7 GSG-8 Gen2 | GSG-Wavefront | GSG-Anechoic (無響) |
防衛アプリケーション向けCRPAテスト
妨害電波やスプーフィングに対する耐性が必須かつミッションクリティカルな防衛ミッションにおいては、厳格なCRPA（制御受信パターンアンテナ）テストを実施することで、マルチエレメントアンテナシステムが厳しい環境下でも完璧に動作することを保証します。CRPAテストシステムは、現実世界のGPS/GNSS信号と敵対的な脅威を再現するため、エンジニアは運用開始前に妨害電波対策性能を検証し、脆弱性を特定し、準備状況を確認することができます。
無響室を使用する理由は何ですか?
無響室は、外部の干渉や不要な信号反射を排除することで、GNSS試験に最適な環境を提供します。この制御された環境により、高い精度が確保され、屋外環境では実現不可能な、再現性のある一貫した試験条件が整います。予測できない変数を排除し、現実のシナリオをシミュレートすることで、無響室はGNSS受信機、アンテナ、及びジャミング対策技術の正確な評価を可能にします。さらに、無響室はオーバー・ザ・エア（OTA）試験をサポートし、システムが運用条件下で信頼性を持って機能することを保証し、業界標準を満たすことを確認します。
CRPA アンテナはどのように機能しますか?
制御受信パターンアンテナ（CRPA）は、高度なビームフォーミング技術を用いて干渉を動的にフィルタリング・軽減します。受信パターンをリアルタイムで調整することで、CRPAはGNSS信号の整合性を向上させるため、軍事、航空宇宙、高セキュリティアプリケーションに最適です。
高度なGNSSシミュレーション製品でGNSSパフォーマンスをアップグレード
GNSSシミュレータ（GNSS信号発生器とも呼ばれる）は、GNSS衛星と全く同じデータを送信できる無線周波数発生器です。しかし、GNSSシミュレータの価値は、テストベンチから様々なパラメータを変更できることにあります。
衛星からのデータ:
- 時計パラメータによる日付/時刻
- 衛星ID（PRNコード）
- 暦とアルマナック
信号受信機から見た条件:
- 衛星信号の数
- パワーレベル
- モデルによる大気とアンテナの誤差
- マルチパス条件
受信機の位置:
- 開始位置（緯度、経度、標高）
- 軌道（動作経路）
世界のGNSS信号をシミュレートする
GPSシミュレータデバイスの「シナリオ」は、これらすべてのパラメータの組み合わせによって構成されます。Safran GSGの全モデルは、信号発生器モードで単一衛星データストリームを生成し、受信機の信号取得を検証し、アセンブリを検証することができます。Safranシミュレータは、複数のバンドにわたる多数の衛星からの信号を同時に生成できます。GPSだけでなく、GLONASS、Galileo、BeiDou、QZSS、Pulsar、IRNSSなどの他の全地球航法衛星システムも同時にシミュレートして、マルチGNSS機能をテストすることもできます。また、衛星基盤補強システム（SBAS）、WAAS（北米）、EGNOS（欧州）、MSAS（日本）、GAGAN（インド）からの信号も生成できます。さまざまな GNSS コンステレーションは現在、または今後他の周波数で送信する予定であるため、Safran のマルチ周波数シミュレーターは、L1 (および Galileo の E1 と BeiDou B1) に加えて、GPS L2、L2C、L5、GLONASS L2、Galileo E5、E6、BeiDou B2、B3、IRNSS L5 などの信号を生成するように設計されています。
動的軌道シミュレーションでGNSS受信機をテストする
GNSS信号発生器は、受信機の動きをシミュレートするようにプログラムされており、システムがどのような軌道でも動作できることを確認します。軌道はシナリオに含まれるパラメータの1つにすぎません。定義済みのシナリオがデバイスにロードされており、すぐに使用できます。または、フロントパネル、アップロード可能なファイル、またはシナリオビルダーソフトウェアからシナリオパラメータを編集して保存し、開始することもできます。シミュレータは、RFコネクタとケーブルを介した導通信号、またはアンテナを使用した放射信号を使用して、GNSS受信機をテストするためのRF信号を自動的に生成します。テストは、さまざまな計測器インターフェイスとSCPIコマンドプロトコルを使用して、リモート制御または自動化できます。いくつかの新機能により、アプリケーション固有のテストプラットフォームにGNSSシミュレーションをシームレスに統合し、データを交換して信号を他のシミュレートされたデータにリアルタイムで同期させることができます。
GNSSシミュレータで時間とコストを節約しながらテストの可能性を広げる
GNSS/GPSシミュレーションがなければ、無線信号や記録・再生ソリューションを用いた受信機のテストは、特定の時間と場所、そして現在の状況下で利用可能な衛星に限定されてしまいます。遠隔地や高速でのテストは、コストと時間がかかり、現実的ではありません。また、「ライブ スカイ」信号では、テストパラメータと環境を再現することは不可能です。
開発と製造に極めて柔軟に対応し、より多くのパラメータをより頻繁にテストします。GNSS シミュレーターを使用すると、時間とコストを節約できます。
GPS/GNSSシミュレータを見る
Skydel GNSSシミュレーション
世界をリードするソフトウェアベースのシミュレーションプラットフォーム
Skydelは、世界をリードするソフトウェアベースのシミュレーションプラットフォームであり、場所を問わずご利用いただけます。ホームオフィスから研究室、自動車製造、防衛産業まで、Skydelはターンキーハードウェアソリューション、または業界初のBYOH（Bring Your Own Hardware：個人所有ハードウェアの持ち込み）オプションで、お客様のシミュレーションとテストのニーズにお応えします。わずかなコストでリアルなテストシナリオを体験してください。詳細については、デモをご覧ください。
GSG-8 Gen2 (第2世代)
GNSSシミュレーションの次の進化
SafranのGSG-8 Gen2は、人気のGSG-8の進化版です。SafranのSkydelベースのシミュレータファミリーを通じて提供される、エキスパートレベルの測位、ナビゲーション、タイミングテストソリューションです。マルチアンテナ、マルチビークルのシミュレーション、そして高度な干渉を伴うシナリオ向けに設計されています。
GSG-Anechoic
無響室GNSSシミュレーターシステム
当社の GSG-Anechoic ソリューションは、無響室で GNSS システムをテストするように設計されており、CRPA/多素子アンテナ、アンテナ エレクトロニクス、および PNT システム全体をテストするために使用され、強力な自動キャリブレーションとマルチ出力サポートを備えた完全な無響室機能を提供し、包括的なアンテナおよびシステムレベルの評価を実現します。
