{"id":1703,"date":"2024-09-18T09:30:00","date_gmt":"2024-09-18T09:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.grupossc.com\/blog\/?p=1703"},"modified":"2024-09-17T16:30:10","modified_gmt":"2024-09-17T16:30:10","slug":"uso-de-software-de-simulacion-electromagnetica-e-ingenieria-de-misiones-digitales-para-simulaciones-de-interferencias-de-senales-gnss","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/2024\/09\/18\/uso-de-software-de-simulacion-electromagnetica-e-ingenieria-de-misiones-digitales-para-simulaciones-de-interferencias-de-senales-gnss\/","title":{"rendered":"Uso de software de simulaci\u00f3n electromagn\u00e9tica e ingenier\u00eda de misiones digitales para simulaciones de interferencias de se\u00f1ales GNSS"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Convengamos en que siempre es bueno saber d\u00f3nde se est\u00e1 cuando se est\u00e1 en el aire. El problema es que, de hecho, no siempre se sabe exactamente d\u00f3nde se est\u00e1. Los fuselajes modernos, ya sean aviones que trasladan personas de un lugar a otro o drones que entregan paquetes para Amazon, determinan la ubicaci\u00f3n en tiempo real utilizando se\u00f1ales de radiofrecuencia (RF) emitidas desde el Sistema Global de Navegaci\u00f3n por Sat\u00e9lite (GNSS). Sin embargo, las cinco redes de sat\u00e9lites que constituyen el GNSS se ciernen a unos 20.000 kil\u00f3metros sobre la superficie de la Tierra, y las se\u00f1ales que llegan a la antena de un fuselaje son muy d\u00e9biles. Si un avi\u00f3n vuela a trav\u00e9s de una zona donde una se\u00f1al de RF m\u00e1s fuerte crea interferencias (intencionadamente o no), la d\u00e9bil se\u00f1al GNSS puede perderse. Hasta que elimine la interferencia, el sistema de navegaci\u00f3n puede no ser capaz de calcular la posici\u00f3n real del fuselaje, lo que ser\u00eda un problema grave si la se\u00f1al se perdiera, por ejemplo, justo cuando un avi\u00f3n desciende para aterrizar en una pista con niebla.<\/p>\n\n\n\n

Se podr\u00eda intentar superar este problema documentando una ruta de vuelo espec\u00edfica y registrando d\u00f3nde y por qu\u00e9 se perdieron las se\u00f1ales GNSS, pero los problemas con este enfoque son m\u00faltiples. No solo ser\u00eda ineficiente y costoso explorar cada ruta de vuelo com\u00fan, sino que algunas p\u00e9rdidas de se\u00f1al podr\u00edan deberse al dise\u00f1o de la antena, que podr\u00eda afectar solo a las aeronaves que usan esa antena. Adem\u00e1s, algunas p\u00e9rdidas de se\u00f1al experimentadas por la aeronave podr\u00edan deberse a fuentes transitorias en tierra, como un camionero de larga distancia que utiliza un bloqueador ilegal para evitar que una puerta de peaje rastree la posici\u00f3n del cami\u00f3n. Afortunadamente, los investigadores del Centro Aeroespacial Alem\u00e1n (DLR) han encontrado una forma mucho m\u00e1s elegante y rentable de abordar el problema de la interrupci\u00f3n de la se\u00f1al y la p\u00e9rdida de informaci\u00f3n sobre la posici\u00f3n utilizando herramientas de simulaci\u00f3n de Ansys.<\/p>\n\n\n\n

Predecir resultados reales sin vuelos reales<\/h2>\n\n\n\n

En su art\u00edculo \u201c Validaci\u00f3n virtual de la recepci\u00f3n de se\u00f1ales GNSS en vuelo durante interferencias para aplicaciones aeron\u00e1uticas<\/a> \u201d, los autores Veenu Tripathi y Stefano Caizzone describen su trabajo desarrollando un enfoque para garantizar la recepci\u00f3n ininterrumpida de GNSS, que en \u00faltima instancia evita la necesidad de realizar vuelos costosos para determinar d\u00f3nde y por qu\u00e9 se pueden perder las se\u00f1ales GNSS. Utilizando el software de simulaci\u00f3n electromagn\u00e9tica HFSS de Ansys<\/a> y el software de ingenier\u00eda de misi\u00f3n digital Ansys Systems Tool Kit (STK)<\/a> , Tripathi y Caizzone desarrollaron un gemelo digital que reconstruye un escenario de vuelo completo (incluida la din\u00e1mica de vuelo, la antena realmente utilizada en el fuselaje y el impacto de su instalaci\u00f3n en la aeronave) y utiliza la simulaci\u00f3n para predecir la recepci\u00f3n de se\u00f1ales y la interferencia. Demuestran la capacidad de utilizar la simulaci\u00f3n para analizar el rendimiento en vuelo de diferentes configuraciones de antena-aeronave para superar escenarios de interferencia espec\u00edficos.<\/p>\n\n\n\n

El proyecto emprendido por Tripathi y Caizzone implic\u00f3 fases sucesivas de prueba y validaci\u00f3n. Inicialmente, utilizaron el software HFSS para dise\u00f1ar un conjunto de antenas compacto (3,5 pulgadas) que constaba de cinco elementos (cuatro centrados en las bandas de transmisi\u00f3n GNSS L1\/E1 y uno centrado en la banda L5\/E5a). A continuaci\u00f3n, la antena se construy\u00f3 y prob\u00f3 en una c\u00e1mara de campo cercano semianecoica en el DLR, donde se midieron los campos electromagn\u00e9ticos resultantes y se convirtieron en corrientes equivalentes que se utilizar\u00edan en simulaciones posteriores. Posteriormente, Tripathi y Caizzone utilizaron el software HFSS para combinar la malla de la antena con un modelo de ingenier\u00eda asistida por ordenador (CAE) de un avi\u00f3n. Esto no solo permiti\u00f3 a los investigadores ver c\u00f3mo las reflexiones del avi\u00f3n podr\u00edan afectar a los patrones de radiaci\u00f3n de la antena, sino que tambi\u00e9n les permiti\u00f3 construir un gemelo digital del avi\u00f3n y la antena reales que utilizar\u00edan para validar los resultados de sus simulaciones de vuelo.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Veenu Tripathi y Stefano Caizzone utilizaron el software de simulaci\u00f3n electromagn\u00e9tica Ansys HFSS para combinar la malla de una antena con un modelo de ingenier\u00eda asistida por computadora (CAE) de un avi\u00f3n que luego usar\u00edan para validar el rendimiento simulado de la antena en vuelo.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Tripathi y Caizzone tambi\u00e9n utilizaron las instalaciones del DLR para medir el rendimiento de una antena que se utilizar\u00eda para enviar una se\u00f1al de interferencia GNSS en la trayectoria de un avi\u00f3n. A continuaci\u00f3n, importaron esa informaci\u00f3n de rendimiento, junto con informaci\u00f3n sobre el rendimiento de la combinaci\u00f3n de avi\u00f3n y antena, as\u00ed como las caracter\u00edsticas de la se\u00f1al de enlace descendente de los sat\u00e9lites GNSS que operan en los rangos de RF L1 y E1, al software STK. Dado que la soluci\u00f3n STK est\u00e1 dise\u00f1ada para respaldar la ingenier\u00eda de misiones digitales y el an\u00e1lisis de sistemas, proporcion\u00f3 a Tripathi y Caizzone la potencia que necesitaban para construir una simulaci\u00f3n completa de un avi\u00f3n que encuentra una se\u00f1al de interferencia GNSS en vuelo.<\/p>\n\n\n\n

Validaci\u00f3n de los resultados simulados<\/h2>\n\n\n\n

Para validar los resultados de rendimiento de su antena en la simulaci\u00f3n, Tripathi y Caizzone hicieron volar un avi\u00f3n con su antena dise\u00f1ada con HFSS en un circuito de prueba. Midieron las caracter\u00edsticas reales de rendimiento en vuelo de las cuatro antenas de su conjunto tanto en presencia como en ausencia de interferencias de la fuente de interferencia del GNSS. Posteriormente, compararon las mediciones del mundo real con las producidas en la simulaci\u00f3n utilizando las soluciones HFSS y STK y encontraron una buena concordancia entre los conjuntos de datos.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Datos de la relaci\u00f3n portadora-ruido medidos y calculados por la misi\u00f3n para la conectividad de cada uno de los elementos de antena L1\/E1 con cada uno de los 11 sat\u00e9lites GNSS diferentes en presencia de una se\u00f1al de interferencia. (a) Ant.1. (b) Ant.2. (c) Ant.3. (d) Ant.4. L\u00edneas continuas = resultados medidos; l\u00edneas discontinuas = resultados simulados. \u201cG#\u201d y \u201cgps-#\u201d identifican la fuente del sat\u00e9lite GPS.<\/em><\/p>\n\n\n\n

\u201cAl incorporar mediciones de antenas reales y an\u00e1lisis de rendimiento instalado en los escenarios de vuelo del sistema\u201d, escriben los investigadores, \u201cpodemos obtener informaci\u00f3n valiosa sobre el rendimiento que se puede esperar en vuelo, incluso antes de volar. Este enfoque permite una representaci\u00f3n m\u00e1s realista de las condiciones y los par\u00e1metros involucrados, lo que permite obtener mejores conocimientos y predicciones para los resultados de las pruebas y ahorrar mucho tiempo y dinero necesarios para m\u00faltiples pruebas de vuelo reales. Esto demuestra la importante capacidad de la herramienta como herramienta predictiva, lo que permite la planificaci\u00f3n de experimentos o incluso la simulaci\u00f3n virtual de varias configuraciones de antenas (y) aeronaves mientras se opera en escenarios de interferencia espec\u00edficos para obtener resultados que se aproximan mucho a las condiciones de vuelo reales\u201d.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Convengamos en que siempre es bueno saber d\u00f3nde se est\u00e1 cuando se est\u00e1 en el aire. El problema es que, de hecho, no siempre se sabe exactamente d\u00f3nde se est\u00e1. Los fuselajes modernos, ya sean aviones que trasladan personas de un lugar a otro o drones que entregan paquetes para Amazon, determinan la ubicaci\u00f3n en […]<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[],"class_list":["post-1703","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1703","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1703"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1703\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1709,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1703\/revisions\/1709"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1703"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1703"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1703"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}