MASTER



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Der Multi-output Advanced Signal Test Environment for Receivers (MASTER) ist ein einzigartiger und leistungsfähiger Hardwaresimulator zum Test und zur Bewertung der Qualität von GNSS-Empfängern. Der MASTER erlaubt die Simulation einer vollständigen GNSS-Konstellation und bietet dabei die volle Kontrolle über die Definition der einzelnen Satellitenbahnen, nutzerspezifische Aufenthaltsorte oder Bewegungsmuster, Datum und Uhrzeit sowie Positionsfehler in der Umlaufbahn, Zeitfehler, ionosphärische und troposphärische Einflüsse, Mehrwegeausbreitung und Interferenz. Jedes so definierte Szenario kann beliebig oft mit exakt gleichen Parametern wiederholt werden.

  • Typische Anwendungen von MASTER sind:
    Test von Galileo- und GPS-Empfängern in einer quasi-realistischen Umgebung unter kontrollierten und wiederholbaren Bedingungen
  • Weitreichende Tests spezifischer Verfahren zur Unterdrückung von Fehlern durch Mehrwegeausbreitung und Interferenz
  • Test von Antennenarray mit digitaler Strahlformung sowie zur Bestimmung von Ausrichtung und Lage
  • Test von bodengestützten Ergänzungssystemen
  • Kalibrierung von Zeitempfängern

Das MASTER-System besteht aus zwei modifizierten Spirent GSS7790 Hardware-Simulatoren, die die GPS- und Galileo-Konstellationen gleichzeitig simulieren können.  Das System generiert alle GPS- (L1, L2, L5) und Galileo- (E1, E5, E6) Satellitensignale, die sowohl auf der Trägerfrequenz als auch auf einer Zwischenfrequenz oder im Basisband für jeden Satelliten einzeln zugänglich sind. Der Nutzer kann einzelne Signalkomponenten wie Daten- oder Pilotkanal, Navigationsnachrichten oder zufälliges Rauschen auswählen. Zudem kann über einen externen Signalgenerator Interferenz generiert und den Satellitensignalen überlagert werden.

Die tatsächlichen Werte der simulierten Pseudoranges, von Position, Dopplereffekt, Zeit, Geschwindigkeit usw. werden in Datenfiles abgelegt und erlauben so einen einfachen Abgleich mit den Messdaten der getesteten Empfänger.
 
Darüber hinaus kann MASTER vorverarbeitete Datenfiles zur Modulation der Signalleistung oder zur Verzögerung der Codes und Träger für jedes generierte Signal mit 100 Hz Updaterate verwenden. Damit gelingt es Multipfadeffekte und Szintillationen, wie sie mittels Softwaremodellen errechnet werden können, in die Hardwaresimulation einzuspielen. Einfache Multipfad-Modelle sind im Simulator bereits eingebaut. Mittels der eingespielten Datenfiles können aber auch sehr realistische Kanalsimulationen durchgeführt werden, die auf Modellen aus den Messkampagnen des Instituts basieren.

Die oben beschriebene Zugänglichkeit der digitalen Basisbandsignale ist ein einzigartiges Merkmal von MASTER, das es in dieser Form in herkömmlichen Simulatoren nicht gibt. Dies wurde implementiert, um auch Multiantenne-Empfänger simulieren zu können. Die räumliche Information, die sich in Phasenverschiebungen zwischen den Empfangssignalen der einzelnen Antennenelemente ausdrückt, kann der Simulation so mittels einer sogenannten Wellenfront-Matrix, die speziell am Institut entwickelt wurde, aufgeprägt werden.

Für bestimmte Anwendungsfälle können die beiden Konstellationssimulatoren so konfiguriert werden, dass sie eine Referenzstation und einen Rovers simulieren. Werden mehrere Basisstationen benötigt – wie etwas für die Simulation von GBAS-Systemen -, so können mehrere Simulationsläufe aufgezeichnet und dann in einer Nachprozessierung verarbeitet werden.
 
Die Großanlage MASTER kommt regelmäßig in internen Projekten und Drittmittelprojekten zum Einsatz und kann auch von externen Auftraggebern gebucht werden.


Kontakt
Dr.-Ing. Achim Hornbostel
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Kommunikation und Navigation
, Navigation
Tel: +49 8153 28-2318

Fax: +49 8153 28-2328

E-Mail: Achim.Hornbostel@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/kn/desktopdefault.aspx/tabid-7579/12830_read-32233/