Robot công nghiệp và phương tiện tự hành thường tiêu thụ GNSS dữ liệu như một trong nhiều đầu vào. Do đó, một bài kiểm thử chấp nhận không chỉ nên hỏi liệu bộ thu có báo cáo vị trí hay không. Nó nên cho thấy nền tảng hoàn chỉnh hoạt động như thế nào trước, trong và sau một sự xáo trộn tín hiệu được xác định—và liệu bằng chứng thu được có đủ cho các điều kiện vận hành dự kiến hay không.
NIST mô tả việc sử dụng định vị, dẫn đường và định thời (PNT) một cách linh hoạt như một vấn đề quản lý rủi ro: các tổ chức nên xác định các hệ thống phụ thuộc vào PNT, phát hiện sự gián đoạn hoặc thao túng, phản ứng và phục hồi. Hướng dẫn mua sắm PNT liên bang của CISA cũng kết nối các yêu cầu vận hành, mức độ linh hoạt và bằng chứng hợp đồng. Các khuôn khổ này không chứng nhận một robot hoặc bộ thu cụ thể. Chúng cung cấp một cấu trúc hữu ích để quyết định những gì một hồ sơ chấp nhận kỹ thuật nên chứa.
1. Xác định câu hỏi chấp nhận trước khi kiểm thử
Bắt đầu với quyết định nền tảng mà bằng chứng phải hỗ trợ. Ví dụ bao gồm:
- liệu GNSS thời gian có được đồng bộ với bộ điều khiển robot và nhật ký cảm biến hay không;
- liệu nền tảng có phát hiện đầu vào dẫn đường không hợp lệ, suy giảm hoặc không khả dụng hay không;
- liệu hệ thống điều khiển có chuyển sang trạng thái an toàn hoặc dẫn đường thay thế được ghi lại hay không;
- liệu GNSS dữ liệu có trở lại một cách có kiểm soát và quan sát được sau khi sự xáo trộn kết thúc hay không;
- liệu một kỹ sư có thể tái tạo kết quả từ cấu hình và nhật ký được ghi lại hay không.
Ghi lại mô hình robot, GNSS bộ thu, ăng-ten, cáp, đầu nối, phần sụn, các chòm sao và dải tần được bật, giao thức giao diện, tốc độ cập nhật, phần mềm kiểm thử và tham chiếu thời gian. Một kết quả không có bối cảnh cấu hình này không nên được coi là có thể chuyển giao cho một cài đặt khác.
Để chuẩn bị giao diện, xem GNSS Khả năng tương thích bộ thu cho Anti-Jamming tích hợp và ResiNav danh mục sản phẩm.
2. Thu thập một đường cơ sở sạch
Trước khi đưa ra một sự xáo trộn có kiểm soát, hãy thu thập một đường cơ sở trong một môi trường tín hiệu được ghi lại. Đường cơ sở nên bao gồm các kênh dữ liệu tương tự sẽ được xem xét trong sự kiện:
- giải pháp dẫn đường của bộ thu và các trường trạng thái/hợp lệ;
- các quan sát vệ tinh và tín hiệu mà bộ thu cung cấp;
- đầu ra thời gian, định thời 1PPS hoặc thông điệp nối tiếp khi nền tảng sử dụng;
- dấu thời gian của bộ điều khiển và dấu thời gian của nhật ký cảm biến;
- lỗi giao diện, sự kiện mất kết nối và kết nối lại;
- chế độ vận hành của robot, lựa chọn nguồn dẫn đường và trạng thái an toàn;
- vị trí anten, đường đi cáp, tình trạng nguồn điện và các thiết bị phát xạ gần đó.
Công trình của NIST về NASCTN GPS sử dụng các đầu ra đo được của máy thu như mật độ sóng mang trên nhiễu, sai số vị trí, sai số thời gian, số vệ tinh quan sát, thời gian đến lần khóa đầu tiên và thời gian đến lần khóa lại đầu tiên. Thử nghiệm robot công nghiệp không cần sao chép chương trình nghiên cứu đó, nhưng nên chọn các chỉ số quan sát được trước khi thử nghiệm thay vì chọn sau khi đã thấy kết quả.
3. Xác minh thời gian như một thuộc tính của hệ thống
Nếu robot sử dụng GNSS cho thời gian, hãy xác thực nhiều hơn sự hiện diện của tín hiệu 1PPS. Ghi lại:
- nguồn thời gian tham chiếu và khả năng truy xuất phù hợp với thử nghiệm;
- đường truyền điện và giao thức từ máy thu đến bộ điều khiển;
- mối quan hệ giữa 1PPS, thông điệp thời gian nối tiếp và dấu thời gian ứng dụng;
- độ lệch bình thường và biến động đo được trong thời gian cơ sở;
- chỉ báo cảnh báo hoặc tính hợp lệ khi thời gian GNSS trở nên không đáng tin cậy;
- hành vi của nền tảng khi thời gian GNSS không khả dụng;
- các điều kiện cần thiết trước khi nền tảng chấp nhận thời gian đã khôi phục.
Không suy ra độ chính xác thời gian từ nhãn máy thu hoặc mô tả giao diện danh nghĩa. Đo hành vi tại điểm robot tiêu thụ thông tin thời gian.
4. Sử dụng phương pháp gây nhiễu có kiểm soát và được phép
Các thử nghiệm tần số vô tuyến phải tuân thủ luật hiện hành, quy định của địa điểm và kiểm soát phổ tần. Không phát tín hiệu gây nhiễu hoặc giả mạo trong môi trường mở. Sử dụng phương pháp được phép trong phòng thí nghiệm như buồng che chắn, tiêm dẫn truyền, bộ mô phỏng GNSS được phê duyệt hoặc cơ sở có kiểm soát khác do nhân viên có thẩm quyền lựa chọn.
Kế hoạch thử nghiệm nên xác định:
- loại nhiễu và phương pháp kiểm tra được phép;
- điểm bắt đầu và kết thúc hiển thị rõ ràng trong cả nhật ký RF và nền tảng;
- các biến được kiểm soát và trình tự các bước;
- quan sát của bộ thu và nền tảng tại mỗi bước;
- tiêu chí hủy bỏ để bảo vệ con người, thiết bị và các hệ thống xung quanh;
- phương pháp đưa nền tảng trở lại trạng thái cơ sở đã được xác minh.
NIST lưu ý rằng tín hiệu và dữ liệu PNT có thể bị ảnh hưởng bởi các sự kiện tự nhiên, do con người tạo ra, cố ý và không cố ý. Do đó, báo cáo chấp nhận nên mô tả chính xác điều kiện được kiểm tra và không nên khái quát hóa một kịch bản phòng thí nghiệm thành một tuyên bố về hiệu suất thực địa phổ quát.
5. Ghi lại phát hiện và phản hồi của nền tảng
Đối với mỗi bước kiểm tra, tương quan sự kiện của bộ thu với phản hồi của nền tảng. Bằng chứng hữu ích có thể bao gồm:
- dấu hiệu đầu tiên từ bộ thu về dữ liệu bị suy giảm hoặc không hợp lệ;
- sự kiện báo động hoặc chẩn đoán đầu tiên của nền tảng;
- thay đổi trong lựa chọn nguồn dẫn đường;
- thay đổi trong chế độ điều khiển hoặc hành vi trạng thái an toàn;
- tính liên tục và thứ tự của các thông điệp nối tiếp hoặc mạng;
- thông báo cho người vận hành và dấu thời gian sự kiện;
- bất kỳ dữ liệu nào vẫn cũ sau khi cờ hợp lệ của nó thay đổi.
Phản hồi an toàn của robot là một quyết định kỹ thuật ở cấp ứng dụng. Một GNSS đầu cuối đơn lẻ không thể xác định phản hồi điều khiển chuyển động hoặc an toàn chức năng chính xác cho mọi nền tảng.
Xem lại trang ứng dụng Robot công nghiệp và Tự động hóa để biết các câu hỏi tích hợp cần được giải quyết trước khi chọn ăng-ten hoặc đầu cuối.
6. Xác định phục hồi trước khi đo lường nó
“Đã phục hồi” phải có một định nghĩa bằng văn bản. Nó có thể yêu cầu tất cả những điều sau:
- nhiễu đã kết thúc và thiết lập kiểm tra xác nhận điều kiện đầu vào bình thường;
- bộ thu báo cáo một giải pháp hợp lệ sử dụng cấu hình dự kiến;
- đầu ra định thời và dẫn đường vẫn nằm trong giới hạn được phê duyệt của dự án trong một khoảng thời gian quan sát xác định;
- nền tảng xóa hoặc xác nhận các cảnh báo theo logic tài liệu hóa của nó;
- bộ điều khiển tiếp tục chế độ dẫn đường được phép mà không có bước nhảy không giải thích được, thông điệp cũ hoặc gián đoạn dấu thời gian;
- chuỗi bằng chứng đầy đủ có trong các nhật ký được xuất ra.
Ghi lại thời gian thu lại và phục hồi như kết quả của cấu hình thử nghiệm cụ thể. Không chuyển đổi chúng thành một đảm bảo sản phẩm chung mà không có một thông số kỹ thuật đã xác minh bao phủ các điều kiện tương tự.
7. Xây dựng một ma trận chấp nhận
| Giai đoạn thử nghiệm | Bằng chứng yêu cầu | Câu hỏi chấp nhận ví dụ |
|---|---|---|
| Cấu hình | Bộ thu, ăng-ten, cáp, phần sụn, giao diện, các băng tần được kích hoạt và phần mềm nền tảng | Một kỹ sư khác có thể tái tạo thiết lập không? |
| Đường cơ sở | Vị trí/trạng thái, định thời, quan sát tín hiệu, tính toàn vẹn thông điệp và trạng thái nền tảng | Hành vi bình thường có được tài liệu hóa trước sự kiện không? |
| Phát hiện | Thay đổi tính hợp lệ/cảnh báo của bộ thu và các dấu thời gian tương quan | Hệ thống có nhận ra nhiễu loạn xác định không? |
| Phản hồi | Chế độ nền tảng, lựa chọn nguồn, hành động an toàn và chỉ báo người vận hành | Robot có tuân theo logic phản hồi được phê duyệt của nó không? |
| Phục hồi | Thu lại, khoảng thời gian quan sát ổn định, xóa cảnh báo và tính liên tục đầu ra | Việc đưa vào hoạt động trở lại có được kiểm soát và có thể kiểm toán không? |
| Báo cáo | Nhật ký thô, biểu đồ, tệp cấu hình, sai lệch và phê duyệt | Quyết định có được hỗ trợ bởi bằng chứng được lưu giữ không? |
8. Lưu giữ bộ bằng chứng kỹ thuật
Bộ tài liệu cuối cùng phải bao gồm kế hoạch thử nghiệm đã được phê duyệt, bản kê khai cấu hình, ảnh chụp hoặc sơ đồ thiết lập, thông tin hiệu chuẩn/tham chiếu nếu áp dụng, nhật ký máy thu thô, nhật ký nền tảng, điểm đánh dấu sự kiện, phương pháp phân tích, sai lệch, quan sát chưa giải quyết và tên hoặc vai trò của người xem xét.
Giữ dữ liệu thô tách biệt với biểu đồ diễn giải. Nếu một giá trị đã được lọc, lấy mẫu lại hoặc căn chỉnh, hãy ghi lại phép biến đổi. Điều này hỗ trợ điều tra sau này khi phần sụn, vị trí ăng-ten, định tuyến cáp hoặc bộ điều khiển robot thay đổi.
Các câu hỏi thường gặp
Thử nghiệm này có chứng minh rằng robot công nghiệp an toàn trong mọi môi trường GNSS nhiễu không?
Không. Nó ghi lại hành vi trong điều kiện thiết lập và thử nghiệm xác định. An toàn chức năng, tuân thủ phổ tần và sự phù hợp triển khai yêu cầu các kỹ sư nền tảng có trách nhiệm và các cơ quan có thẩm quyền liên quan.
Thời gian phục hồi nào nên được chỉ định?
Chỉ định sự kiện và điểm cuối trước: thu lại tín hiệu máy thu, đầu ra định vị hợp lệ, ổn định thời gian, xóa cảnh báo nền tảng hoặc trở lại chế độ điều khiển được phê duyệt. Đây là các phép đo khác nhau và không nên kết hợp thành một con số không xác định.
Có thể sử dụng gây nhiễu ngoài trời để thử nghiệm chấp nhận không?
Không thực hiện các thử nghiệm nhiễu bức xạ trái phép. Sử dụng phương pháp có kiểm soát, tuân thủ pháp luật do nhân viên có thẩm quyền lựa chọn, chẳng hạn như thiết lập phòng thí nghiệm che chắn hoặc dẫn truyền.
Nên gửi gì kèm với RFQ?
Cung cấp loại nền tảng, máy thu, chòm sao và băng tần, ràng buộc ăng-ten và cáp, giao diện, nguồn điện, môi trường, bản vẽ lắp đặt, nhật ký cần thiết và các câu hỏi chấp nhận mà dự án phải trả lời. Sử dụng ResiNav RFQ biểu mẫu để xem xét kỹ thuật.
Tài liệu tham khảo kỹ thuật
- NIST: Sử dụng có trách nhiệm các dịch vụ Định vị, Dẫn đường và Định thời
- NISTIR 8323 Rev. 1: Hồ sơ PNT nền tảng
- NIST NASCTN: Tác động của tín hiệu LTE lên GPSBộ thu
- CISA: Hướng dẫn mua sắm dịch vụ PNT liên bang
Bước tiếp theo
Để thảo luận về kế hoạch chấp nhận lặp lại cho bộ thu, ăng-ten và nền tảng công nghiệp của bạn, yêu cầu ResiNav đánh giá kỹ thuật.
BƯỚC TIẾP THEO
Chuyển thông tin nền tảng hiện có thành một đợt rà soát kỹ thuật.
Dùng trung tâm Công nghệ để định hướng trao đổi, xem xét các tình huống ứng dụng liên quan, rồi gửi thông tin nền tảng và bộ thu hiện có để xác nhận.