Satellitentest im Labor HIL-Plattform emuliert HF-Kanäle mit bis zu 4 GHz in Echtzeit

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Feldversuche in der Luft- und Raumfahrt sind extrem teuer und logistisch aufwendig. Mit einem neuen softwaredefinierten Ansatz für Hardware-in-the-Loop-Tests bringt Emerson reale HF-Bedingungen direkt auf den Labortisch. Das Ziel: Fehler früher finden und Reproduzierbarkeit schaffen.

Wer Kommunikationssysteme für die Luft- und Raumfahrt, Satelliten oder den Verteidigungssektor entwickelt, kennt das Problem: Boden-Orbit-, Boden-Luft- oder Luft-Luft-Verbindungen lassen sich erst spät in der Entwicklung unter realen Bedingungen testen. Solche Feldversuche sind nicht nur mit enormen Kosten und logistischem Aufwand verbunden, sie sind auch extrem schwer exakt zu reproduzieren. Tritt ein Fehler erst in dieser späten Phase auf, drohen massive Projektverzögerungen.

Genau an diesem Schmerzpunkt setzt Emerson mit der neuen Plattform NI CHESS (Channel Emulator System Software) an. Der softwaredefinierte Ansatz zielt darauf ab, missionskritische Hochfrequenzverbindungen vollständig im Labor zu validieren. Noch lange bevor das System erstmals ins Feld geht.

Dynamische HF-Umgebungen in Echtzeit

Bisherige Testmethoden im Labor scheiterten oft an vereinfachten Kanal-Approximationen, die dem Verhalten moderner, hochkomplexer Systeme nicht gerecht werden. NI CHESS geht hier einen anderen Weg: Die Plattform kombiniert modellbasierte Simulationen mit einem Hardware-in-the-Loop-Ausführungsmodell (HIL).

Das System arbeitet im Zusammenspiel mit den PXI-Vektorsignal-Transceivern (VST) von NI. Diese Hardware bietet eine momentane Bandbreite (Instantaneous Bandwidth) von bis zu 4 GHz für das Senden und Empfangen. Durch High-Speed-FPGA-Co-Processing erzeugt die Software dynamische HF-Umgebungen in Echtzeit und prägt reale physikalische Effekte auf den Signalpfad auf. Dazu gehören unter anderem:

• Signalverzögerungen / Laufzeiten (Delay). Das ist ein kritischer Parameter bei langen Satellitenstrecken.

• Dopplerverschiebungen (etwa bei LEO-Satelliten oder Hyperschall-Objekten)

• Multipath-Fading (Mehrwegeausbreitung)

• Signalpfadverluste

• Interferenzen (gezielt oder zufällig)

Das System unterstützt zudem Szenario-Tools von Drittanbietern, was die Einbindung in bestehende Simulations-Toolchains erleichtert.

Ein weiterer Fokus liegt auf der Architektur: Da NI CHESS stark softwarebasiert arbeitet und auf dem modularen PXI-Express-Standard (PXIe) aufbaut, lässt sich das System direkt in bestehende NI-Infrastrukturen einklinken. Die Mehrkanal-Breitbandarchitektur skaliert problemlos, um auch hochkomplexe MIMO- und SISO-Konfigurationen (Multiple Input Multiple Output) zu testen, ohne dass Prüfstände von Grund auf neu konzipiert werden müssen.

Ingenieure können Edge-Cases beliebig oft durchspielen und HF-Verhalten validieren, bis das System robust ist. „Moderne Kommunikationssysteme werden immer komplexer, während Feldversuche mit immer höheren Kosten und Einschränkungen verbunden sind“, fasst Chris Behnke, Leiter des Bereichs für HF-Test- und -Validierungssysteme (Aerospace/Defense) bei Emerson, die Situation zusammen. „Mit NI CHESS geben wir Ingenieuren eine praktische Möglichkeit an die Hand, HF-Leistungsdaten frühzeitig, regelmäßig und vor allem realitätsnah zu prüfen. Das reduziert Risiken drastisch und hält die Kosten unter Kontrolle.“ (heh)

Hardware, Software und Daten

„Der Einsatz von KI muss immer von Experten geleitet werden“

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