Zuverlässige Positionierung, präzise Zeit und robuste Navigation sind heute in fast allen Bereichen unverzichtbar – von autonomen Fahrzeugen über Kommunikationsnetze bis hin zu Energie- und Sicherheitsinfrastrukturen.
Doch reale GNSS-Tests sind kaum wiederholbar: Wetter, Abschattung, Mehrwegeffekte oder Störsignale verändern die Bedingungen ständig. Simulation schafft hier Abhilfe – sie macht das Verhalten von Empfängern unter kontrollierten, aber realistischen Bedingungen nachvollziehbar.
Warum Simulation unverzichtbar ist
GNSS-Simulatoren wie der Spirent PNT X erzeugen die Signale aller gängigen Satellitensysteme – GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou und QZSS – in verschiedenen Frequenzbändern (z. B. L1, L2, L5 oder E1/E5).
Damit lassen sich Szenarien modellieren, die in der Realität kaum reproduzierbar wären: Signalabschattung, Mehrwegeffekte, atmosphärische Einflüsse oder Satellitenausfälle.
Auch neue Entwicklungen wie LEO-PNT-Dienste aus niedrigen Erdorbits oder hybride Kombinationen von LEO- und MEO-Signalen können bereits simuliert werden.
Für sicherheitsrelevante Tests lassen sich außerdem OSNMA-Authentifizierungsverfahren einbinden; der Zugriff auf PRS-Signale ist ausschließlich autorisierten Behörden vorbehalten.
Vom Smartphone bis zur Rakete
Die Anforderungen an die Simulation hängen stark von der Anwendung ab:
Ein GNSS-Empfänger in einem Fahrzeug oder Smartphone muss sich in urbaner Umgebung mit Reflexionen und Abschattungen behaupten, während bei stationären Zeitservern vor allem Stabilität und Holdover-Verhalten zählen.
In der Luftfahrt und Schifffahrt stehen Dynamik und Mehrfrequenzempfang im Fokus.
Für schnelle Drohnen oder Raketen müssen extreme Beschleunigungen, Rotationen und Antennenbewegungen berücksichtigt werden – Hochleistungs-Simulatoren unterstützen dazu Update-Raten bis 2 kHz.
In Hardware-in-the-Loop-Umgebungen (HIL) liefern Simulatoren die GNSS-Signale an reale Navigationssysteme, während Fahrzeug- oder Flugmodelle von Plattformen wie dSPACE SCALEXIO erzeugt werden. So kann das Gesamtsystem in Echtzeit getestet werden – präzise und reproduzierbar.
Record-and-Replay – reale Szenarien im Labor
Neben der Simulation spielt auch die Aufzeichnung realer GNSS-Signale eine wichtige Rolle.
Mit Systemen wie dem Spirent GSS6450 lassen sich im Feld echte Satellitensignale mitsamt Störquellen, Reflexionen und Sensordaten (IMU, Radar, Kamera) aufzeichnen.
Diese Daten werden synchron gespeichert und im Labor exakt wiedergegeben.
So können Entwickler reale Umgebungen, Störungen oder Bewegungen im Test gezielt reproduzieren – ein entscheidender Vorteil für Fehlersuche und Systemoptimierung.
Störszenarien: Jamming und Spoofing
Gezielte Störangriffe gewinnen an Bedeutung – etwa in der Schifffahrt, Luftfahrt oder bei kritischen Infrastrukturen.
Moderne Simulationsplattformen ermöglichen es, mehrere unterschiedliche Störquellen gleichzeitig zu erzeugen, jede mit eigener Signalform, Leistung und Bewegung.
So lassen sich realistische Jamming- und Spoofing-Szenarien nachstellen, um Abwehrmechanismen zu testen und die Resilienz eines Systems messbar zu machen.
Vom Test zur Zertifizierung
Ein zentraler Vorteil der GNSS-Simulation ist ihre Reproduzierbarkeit.
Jeder Testlauf kann vollständig dokumentiert und exakt wiederholt werden – eine wichtige Grundlage, um Systeme für die spätere Zertifizierung vorzubereiten.
Designänderungen, Software-Updates oder Schutzmechanismen lassen sich so schon im Labor verifizieren, bevor sie in aufwendigen Feldtests geprüft werden.
Fazit
GNSS-Simulation und Record-and-Replay ergänzen sich zu einem leistungsfähigen Werkzeug für Entwicklung, Prüfung und Zertifizierung.
Sie verkürzen Entwicklungszeiten, erhöhen die Sicherheit und ermöglichen zuverlässige Navigations- und Zeitsysteme für alle Bereiche – von der Forschung bis zur kritischen Infrastruktur.
Den vollständigen Fachartikel finden Sie hier:
