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Procédé de détection d'une fausse synchronisation d'un récepteur avec un
satellite, récepteur et produit programme d'ordinateur associés
La présente invention concerne un procédé de détection d'une fausse
synchronisation d'un récepteur avec un satellite lors d'une phase
d'acquisition d'un signal
de navigation issu de ce satellite.
Un tel satellite fait partie d'un système global de positionnement par
satellites
connu également sous le sigle anglais GNSS (pour Global Navigation Satellite
System ).
De manière générale, un système GNSS est composé d'une pluralité de satellites
permettant à un récepteur mobile de déterminer sa position dans un repère
terrestre, sa
vitesse et l'heure.
Il existe actuellement plusieurs systèmes GNSS parmi lesquels on peut
notamment citer le système GPS, le système GLONASS ou encore le système GAULE
dont la mise en service est prévue prochainement.
Les satellites d'un tel système GNSS sont aptes à émettre des signaux
électromagnétiques comprenant notamment une information de navigation.
Chaque information de navigation comprend généralement des données relatives
au temps d'émission par le satellite du signal correspondant et à la position
courante du
satellite. En particulier, les données relatives à la position courante du
satellite
contiennent généralement l'almanach donnant une position grossière du
satellite et les
éphémérides donnant la position courante exacte du satellite.
L'information de navigation est portée par une onde porteuse et modulée par un
code d'étalement propre à chaque satellite. Ainsi, les signaux sont émis par
les satellites
en utilisant une technique d'étalement de spectre.
Le récepteur est apte à recevoir les signaux émis par les satellites et à en
extraire
l'information de navigation pour notamment déterminer la distance jusqu'au
satellite ayant
émis le signal correspondant. Cette distance, appelée également pseudo-
distance, est
déterminée en analysant le temps de propagation du signal correspondant.
Pour déterminer sa position, sa vitesse et l'heure, le récepteur met en oeuvre
un
traitement numérique des informations de navigation issues d'au moins trois
satellites
différents.
En pratique, pour avoir une position plus précise, le récepteur a besoin
d'informations de navigation issues d'au moins quatre satellites différents.
Plus précisément, pour acquérir l'information de navigation d'un satellite
donné, le
récepteur met en oeuvre deux phases traitant les signaux issus de ce
satellite.
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Lors d'une phase initiale, appelée dans l'état de l'art, phase d'acquisition,
le
récepteur génère un signal local contenant notamment un code d'étalement local
présentant l'image du code d'étalement du satellite.
Comme initialement le récepteur ne connait pas sa position, le signal local
n'est
pas synchronisé avec le signal reçu. Ceci signifie en particulier que le
signal local est
décalé en fréquence de porteuse du signal reçu d'une valeur appelée valeur de
Doppler,
et que le code d'étalement du signal reçu est retardé du code d'étalement
local d'une
valeur appelée valeur de retard.
Puis, le récepteur effectue une recherche d'un pic des corrélations entre le
signal
local et le signal reçu en essayant différentes valeurs de Doppler et de
retard.
Lorsqu'un pic est détecté, le récepteur détermine les valeurs de Doppler et de
retard correspondant à ce pic et à partir de ces valeurs, lance une phase
suivante,
appelée dans l'état de l'art, phase de poursuite.
Lors de la phase de poursuite, le récepteur met à jour régulièrement les
valeurs de
Doppler et de retard, et extrait l'information de navigation du signal émis
par le satellite en
utilisant notamment le code d'étalement local et les valeurs de Doppler et de
retard
déterminées.
A l'issue de la phase d'acquisition, il est considéré que le récepteur s'est
synchronisé avec le satellite ou encore s'est accroché au satellite.
Ceci signifie en particulier que le récepteur a pu trouver les valeurs de
Doppler et
de retard relatives à ce satellite pour initier la phase de poursuite.
Il arrive parfois que le récepteur synchronise son signal local correspondant
au
satellite recherché sur le signal reçu d'un autre satellite, ce qui conduit à
une mesure de
distance erronée, et donc potentiellement à un positionnement faux.
Dans ce cas, il s'agit d'une fausse synchronisation ou d'un faux accrochage
.
Cela se produit par exemple lorsque la corrélation entre le signal local et le
signal
reçu du satellite recherché donne moins d'énergie que la corrélation avec le
signal reçu
d'un autre satellite, à cause d'un écart de puissance reçue élevé.
Il existe dans l'état de l'art différentes méthodes permettant d'éviter une
telle
fausse synchronisation.
Ainsi, une méthode utilisée de manière conventionnelle, consiste à vérifier la
cohérence entre la position du satellite calculée à partir des éphémérides
contenues dans
l'information de navigation et celle calculée à partir de l'almanach,
contenant les
identifiants des satellites, contrairement aux éphémérides. L'incohérence
entre ces
valeurs signifie donc une fausse synchronisation.
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Toutefois, cette méthode n'est pas complètement satisfaisante. En particulier,
elle
nécessite de recueillir la totalité des éphémérides contenues dans
l'information de
navigation ce qui est relativement long. En pratique, cela peut prendre
jusqu'à deux
minutes.
On conçoit alors que cela pénalise le fonctionnement du récepteur, notamment
suite à un masquage du satellite, et ne permet pas d'assurer une continuité de
service.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient.
A cet effet, l'invention a pour un objet un procédé de détection d'une fausse
synchronisation d'un récepteur avec un satellite lors d'une phase
d'acquisition d'un signal
de navigation issu de ce satellite, le satellite faisant partie d'un système
global de
positionnement par satellites, le signal de navigation étant de type simple ou
de type
complexe ; le signal de chaque type comprenant une voie de données comportant
une
information de navigation modulée par un code d'étalement de données propre à
ce
satellite et portée par une onde porteuse. Le signal de type complexe
comprenant en
outre une voie pilote comportant un code d'étalement pilote propre à ce
satellite et portée
par une onde porteuse ; lors de la phase d'acquisition, le récepteur étant
apte à recevoir
le signal de navigation émis par le satellite, à générer une image locale du
code
d'étalement de données et une image locale de l'onde porteuse pour un signal
de type
simple ou complexe, et à générer en outre une image locale du code d'étalement
pilote
pour un signal de type complexe.
Le procédé est mis en uvre après la phase d'acquisition pendant une phase de
convergence et comprenant les étapes suivantes :
- générer un premier signal de test comprenant l'image locale de l'onde
porteuse
et un premier code d'étalement de test, et un deuxième signal de test
comprenant l'image
locale de l'onde porteuse et un deuxième code d'étalement de test ; pour un
signal de
type simple, le premier et le deuxième codes d'étalement de test étant des
codes dont la
somme correspond à l'image locale du code d'étalement de données ; pour un
signal de
type complexe, le premier et le deuxième codes d'étalement de test
correspondant aux
images locales respectivement du code d'étalement de données et du code
d'étalement
pilote ;
- pour chaque intervalle de corrélation d'une pluralité d'intervalles de
corrélation,
déterminer un premier corrélateur ponctuel correspondant à la valeur de
corrélation entre
le signal reçu et le premier signal de test, et un deuxième corrélateur
ponctuel
correspondant à la valeur de corrélation entre le signal reçu et le deuxième
signal de test ;
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- déterminer une première et une deuxième valeurs d'énergie correspondant à
l'énergie respectivement des premiers et des deuxièmes corrélateurs sur
l'ensemble des
intervalles de corrélation ;
- déterminer un indicateur de fausse synchronisation en fonction de la
différence
de la première et de la deuxième valeurs d'énergie ;
- détecter une fausse synchronisation lorsque l'indicateur de fausse
synchronisation est supérieur à un seuil prédéterminé.
Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le procédé de détection
comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément
ou suivant
toutes les combinaisons techniquement possibles :
- l'indicateur de fausse synchronisation est déterminé par l'expression
suivante :
E2 - E11
Ind =
E2
OU
El est la première valeur d'énergie ; et
E2 est la deuxième valeur d'énergie ;
- la première valeur d'énergie correspond à la somme des carrés de normes des
premiers corrélateurs sur l'ensemble des intervalles de corrélation, et la
deuxième valeur
d'énergie correspond à la somme des carrés de normes des deuxième corrélateurs
sur
l'ensemble des intervalles de corrélation ;
- le premier et le deuxième codes d'étalement de test sont décorrélés ;
- l'image locale du code d'étalement de données et le premier et le deuxième
codes d'étalement de test définissent chacun une période de code formée d'une
pluralité
chips, chaque chip prenant une valeur d'un état discrétisé parmi un ensemble
d'états
discrétisés, l'un de ces états, dit état zéro, correspondant à la valeur zéro
de ce code ;
- pour un signal de type simple, la période du premier code d'étalement de
test est
formée de chips d'ordre pair de l'image locale du code d'étalement de données,
chaque
couple desdits chips étant espacé par un chip dont l'état discrétisé
correspond à l'état
zéro ; et la période du deuxième code d'étalement de test est formée de chips
d'ordre
impair de l'image locale du code d'étalement de données, chaque couple desdits
chips
étant espacé par un chip dont l'état discrétisé correspond à l'état zéro ; et
- pour un signal de type simple, la première moitié de la période du premier
code
d'étalement de test est formée de chips correspondant de l'image locale du
code
d'étalement de données, et la deuxième moitié est formée de chips dont l'état
discrétisé
correspond à l'état zéro et la première moitié de la période du deuxième code
d'étalement
de test est formée de chips dont l'état discrétisé correspond à l'état zéro,
et la deuxième
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moitié est formée de chips correspondant de l'image locale du code d'étalement
de
données.
L'invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur
comportant
des instructions logicielles qui, lorsque mises en oeuvre par un équipement
informatique,
5 mettent en oeuvre un procédé tel que défini ci-dessus.
L'invention a également pour objet un récepteur mettant en oeuvre le précédé
tel
que défini précédemment.
Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de
la
description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif,
et faite en
référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un système global de positionnement
par
satellites et d'un récepteur selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique d'une fonction d'autocorrélation
utilisée lors
du fonctionnement du système de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique d'une fonction d'inter-corrélation
utilisée lors
du fonctionnement du système de la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue détaillée du récepteur de la figure 1 ;
- la figure 5 est un organigramme d'un procédé de détection mis en oeuvre
par le
récepteur de la figure 4;
- les figures 6 et 7 sont des vues schématiques illustrant des codes
d'étalement
utilisés lors de la mise en oeuvre du procédé de la figure 5 pour un signal de
type simple ;
et
- les figures 8 et 9 sont des vues schématiques illustrant des codes
d'étalement
utilisés lors de la mise en oeuvre du procédé de la figure 5 pour un signal de
type
complexe.
Dans la suite de la description, l'expression sensiblement égal à s'entend
comme une relation d'égalité à plus ou moins 10 %.
On a en effet représenté sur la figure 1, un système global 10 de
positionnement
par satellites du type GNSS (de l'anglais Global Navigation Satellite System
).
En référence à cette figure 1, le système de positionnement 10 comporte une
pluralité de satellites Sati,. disposés sur des orbites différentes autour de
la Terre pour
laquelle le système de positionnement 10 est mis en place.
Le nombre total des satellites Satõ est par exemple égal à 30.
L'indice n correspond à un identifiant de chaque satellite Sat, et varie par
exemple
entre 1 et 30.
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Chaque satellite Satn est apte à émettre des signaux électromagnétiques S vers
une partie de la surface terrestre 14 qu'il est en train de survoler.
En particulier, les satellites Satn sont disposés de telle sorte qu'au moins
quatre
satellites Sat, sont aptes à émettre des signaux électromagnétiques de
navigation S vers
sensiblement chaque point de la surface terrestre 14.
La position courante de chaque satellite Scan est caractérisée par les
éphémérides
relatives à ce satellite ou par l'almanach de celui-ci.
Comme cela est connu en soi, les éphémérides permettent de déterminer la
position exacte du satellite Sen alors que l'almanach donne une position
grossière.
Chaque signal S émis par chacun des satellites Satn comprend une voie de
données comportant une information de navigation.
En particulier, un tel signal S comprend une information de navigation modulée
par
un code d'étalement de données C() propre au satellite Sat7, ayant émis ce
signal.
L'information de navigation modulée est portée par une onde porteuse
exp(¨jcpp) selon une technique connue en soi.
Un signal S comprenant uniquement une voie de données est désigné par la suite
par le terme signal de type simple .
Le signal S émis par au moins certains des satellites Sat, comprend en outre
une
voie pilote comportant un code d'étalement pilote C() propre au satellite Scan
ayant
émis ce signal.
Un tel signal S comprenant en outre une voie pilote est désigné par la suite
par le
terme signal de type complexe .
Chaque information de navigation comprend notamment le temps d'émission du
signal correspondant, les éphémérides et l'almanach du satellite Satõ au
moment de
l'émission du signal S.
Chaque code d'étalement de données C() ou pilote C7,73(0,) présente un code
binaire du type pseudo-aléatoire, connu également dans l'état de l'art sous le
sigle anglais
PRN (pour Pseudo Random Noise ).
Chaque code d'étalement de données Cnd(cpc.) ou pilote C() est un code
périodique avec une période de code dénotée L, et exprimée en un nombre entier
d'unités de référence.
L'unité de référence est par exemple un chip dont la durée est dénotée Tchip
et
exprimée en secondes.
On entend par chip , une unité de référence correspondant à un créneau d'un
code du type pseudo-aléatoire.
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Chaque chip prend une valeur d'un état discrétisé parmi un ensemble d'états
discrétisés, l'un de ces états, dit état zéro, correspondant à la valeur zéro
de ce code.
Les codes d'étalement de données 0(0c) ou pilote CnP(cpc) sont caractérisés
par
ses fonctions d'autocorrélation R
déterminées respectivement par les formules
suivantes :
L,
1
Rõ,õ(r) = ¨ C(u) c(u + r)du,
L,
Lõ
1
R(r) = ¨ f CõP (u) CõP (u + r)du.
c o
Notamment, dans le point T = 0, dit point de référence, la fonction
d'autocorrélation R. prend
sa valeur maximale Vmõ. Pour T <- chip la
¨Tchip et r > T
fonction d'autocorrélation R prend
des valeurs V très petites devant Vmõ, c'est-à-dire,
V Vm õ
Un exemple d'une telle fonction d'autocorrélation f? d'un code
d'étalement de
données Cid, (Oc) est illustré schématiquement sur la figure 2.
Les codes d'étalement de données C((pc) ou pilote CõP(cpc.) correspondant aux
satellites Scan différents, sont quasi-perpendiculaires. Autrement dit, la
fonction d'inter-
corrélation Rnj entre chaque couple de codes d'étalement différents 0(0,) et
Cid (Oc) ou
C7() et Cr() prend des valeurs V négligeables devant Vmax, les fonction
d'inter-
corrélation Rro pour ces codes étant déterminées respectivement par les
formules
suivantes :
Lc
R1 (r) = f (12) Cid (11 T)du,
L,
0
1
R1(r) -= ¨ f L'õP (u) (u + r)du
Lc 0
Un exemple d'une telle fonction d'inter-corrélation Rn j pour des codes
d'étalement
de données C() différents est illustré schématiquement sur la figure 3.
Chaque code d'étalement de données C() permet de moduler l'information de
navigation émise par le satellite Se,.
Lorsqu'un satellite Sat, émet uniquement des signaux de type simple, ces
signaux
sont démodulés en utilisant une image locale Ce(0,10c) du code d'étalement de
données
C(/),.) correspondant à ce satellite.
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Lorsqu'un satellite Satn émet des signaux de type complexe, chacun des deux
signaux est démodulé en utilisant un code d'étalement qui est l'image locale
C(10) du
code d'étalement de données C() ou l'image localeC,P(0,10) du code d'étalement
pilote C() correspondant à ce satellite.
Ces signaux sont démodulés selon différentes techniques d'émission des signaux
de type complexe connues en soi.
Ainsi, par exemple, selon la technique connue sous le terme Multiplexage
TDMA (de l'anglais Time Division Multiple Access ou accès multiple à
répartition
dans le temps en français), les chips d'ordre impair du code d'étalement
composite
correspondent au code d'étalement de données C( t) correspondant, et les chips
d'ordre pair du code d'étalement composite correspondent au code d'étalement
pilote
Cni3(&) correspondant.
Selon la technique connue sous le terme Multiplexage CDMA (de l'anglais
Code Division Multiple Access ou accès multiple à répartition en code en
français),
chaque signal complexe est transmis via deux ondes porteuses à la même
fréquence et
de manière synchrone. Dans ce cas, le code d'étalement composite correspond à
la
somme des codes d'étalement de données C() et pilote CnP(0,.) correspondants.
Selon l'exemple de réalisation décrit ci-après, le système de positionnement
10 est
le système GPS (de l'anglais Global Positioning System ).
Bien entendu, d'autres exemples de réalisation sont également possibles.
Les signaux S émis au moins par certains des satellites Satn sont reçus par un
récepteur 20.
Le récepteur 20 est par exemple un dispositif électronique portable.
Le récepteur 20 est apte par exemple à se déplacer sur la surface terrestre 14
ou
à la proximité de celle-ci avec une vitesse variable.
Le récepteur 20 est apte à recevoir des signaux S issus des satellites Satn,
et à
extraire de ces signaux S les informations de navigation pour déduire sa
position
courante, sa vitesse courante et l'heure comme ceci sera expliqué par la
suite.
Le récepteur 20 est illustré plus en détail sur la figure 4.
Ainsi, en référence à cette figure 4, le récepteur 20 comporte une antenne 22,
un
module d'acquisition 24, un module de poursuite 26, un module de détection 28
selon
l'invention, un module de commande 30 et des ressources matérielles.
Les modules 24, 26, 28 et 30 se présentent par exemple sous la forme des
logiciels qui sont mis en oeuvre par les ressources matérielles prévues à cet
effet, telles
qu'un processeur, une mémoire vive, une mémoire morte, etc. Les ressources
matérielles
sont par exemple alimentées par une batterie.
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En particulier, la mémoire morte du récepteur 20 est apte à stocker des images
des codes d'étalement de données 0(c) et éventuellement pilote (Oc)
de chaque
satellite Satn.
L'antenne 22 est apte à recevoir des signaux Sr électromagnétiques
correspondant aux signaux S émis par les satellites Satn lorsque ceux-ci se
trouvent dans
un domaine de sa visibilité.
Le module de commande 30 est apte à piloter le fonctionnement des modules 24,
26 et 28.
Le module d'acquisition 24 est apte à mettre en oeuvre une phase d'acquisition
des signaux Sr selon des techniques connues en soi.
Le module de poursuite 26 est apte à mettre en oeuvre une phase de poursuite
des signaux Sr selon des techniques connues en soi.
Finalement, le module de détection 28 est apte à mettre en uvre une phase de
convergence, transitoire entre la phase d'acquisition et la phase de
poursuite. La phase
de convergence comprend notamment un procédé 100 de détection d'une fausse
synchronisation selon l'invention. Ce procédé sera décrit en détail par la
suite.
Le fonctionnement du récepteur 20 va désormais être expliqué.
A chaque démarrage du récepteur 20, le module de commande 30 initie une
pluralité de canaux d'acquisition pour l'ensemble des satellites Scan. Chacun
de ces
canaux permet d'acquérir l'information de navigation issue du satellite Scan
auquel il est
associée, lorsque ce satellite Satn est dans le domaine de visibilité de
l'antenne 22.
Le fonctionnement du récepteur 20 sur chaque canal d'acquisition est
sensiblement analogue. Ainsi, seul le fonctionnement du récepteur 20 sur un
canal sera
expliqué ci-après.
Ce canal est associé par exemple au satellite Satn, dit par la suite satellite
recherché. Il est supposé en outre que le satellite Scan est situé dans le
domaine de
visibilité de l'antenne 22 et que ce satellite est apte à émettre des signaux
de type simple
et de type complexe.
Pour un signal de type simple, le récepteur 20 génère un signal local de
données
Sidõ comportant une onde porteuse locale exp(¨jOpiõ) et un code d'étalement
local de
données C(10) correspondant à une image locale du code d'étalement de données
C() du satellite recherché.
Le signal local de données Sidõ en fonction du temps t s'écrit alors sous la
forme
suivante :
Si(t) = exP (¨/Optoc(0)= C7`11(0cloc(t)),
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avec j2 = ¨1.
Pour un signal de type complexe, le récepteur 20 génère en outre un signal
local
pilote StPõ comportant une onde porteuse locale exp(¨jtkpiõ) et un code
d'étalement
local pilote CnP(0,10) correspondant à une image locale du code d'étalement de
pilote
5 Cni3(&) du satellite recherché.
Puis, le module de commande 30 lance l'exécution de la phase d'acquisition qui
est alors mise en uvre par le module d'acquisition 24.
En particulier, lors de la phase d'acquisition, le module d'acquisition 24
détermine
une valeur de Doppler et une valeur de retard du signal reçu Sr par rapport au
signal local
10 de données Sidõ ou pilote S.
La valeur de Doppler correspond au décalage en fréquence de l'onde porteuse
locale exp(¨jcppiõ)par rapport à l'onde porteuse exp(¨j0p) du signal Sr reçu.
Dans l'exemple décrit, pour un signal de type simple, la valeur de retard
correspond au retard du code d'étalement de données Ce(0,) de ce signal reçu
par
rapport au code d'étalement local de données C(0,10).
Pour un signal de type complexe, la valeur de retard correspond au retard du
code
d'étalement pilote C,P(0,) de ce signal reçu par rapport au code d'étalement
local pilote
CP(n q5c/oc)
Dans les deux cas, les valeurs de retard sont déterminées selon des techniques
connues qui comprennent notamment le calcul de corrélations de trois types.
Un premier type de corrélations, dit ponctuel, consiste à calculer des
corrélations
entre le signal reçu Sr et le signal local de données S/dõ ou pilote S/Poc.
Un deuxième type de corrélations, dit d'avance, consiste à calculer des
corrélations entre le signal reçu Sr et un signal correspondant au signal
local de données
Sidõ ou pilote S/Pac dans lequel le code d'étalement local C(Oioc + cl)
nd ou C,P(0,10 + d) est
c
décalé en avance d'une valeur d comprise entre 0 et Tcnip.
Un troisième type de corrélations, dit de retard, consiste à calculer des
corrélations
entre le signal reçu Sr et un signal correspondant au signal local de données
Sidõ ou pilote
Sr dans lequel le code d'étalement local c(oc,õ ¨ d) ou C nP(fée
c/oc d) est décalé en
retard de la même valeur d.
A l'issue de la phase d'acquisition, le récepteur 20 synchronise le signal
local de
données Silo,. ou pilote Sr , avec le signal S émis par le satellite Sat,
recherché en utilisant
les valeurs de Doppler et de retard déterminées.
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Puis, le module de commande 30 lance l'exécution de la phase de convergence et
notamment du procédé de détection 100 d'une fausse synchronisation. Ce procédé
est
notamment mis en uvre par le module de détection 28.
La phase de convergence réalise un asservissement de la valeur de retard du
code d'étalement local C7id(0,10) ou CõP(doc)do 1 et de la
valeur de Doppler de l'onde
porteuse locale exp(¨jcppiõ), sur le signal reçu Sr, grâce à des boucles de
poursuite de
code et de porteuse, grâce notamment aux trois types de corrélation précités.
Cette phase transitoire permet de faire coïncider précisément le code
d'étalement
local C(10) ou C,P(orb
doc) et l'onde porteuse locale exp(¨jOpiõ) avec le code
d'étalement ce (Oc) ou C,P() et l'onde porteuse exp(¨jcpp) du signal satellite
reçu Sr.
En outre, le procédé de détection 100 mis en uvre pendant cette phase permet
de détecter une fausse synchronisation du canal d'acquisition correspondant
avec un
satellite Satp autre que le satellite recherché Satn.
En particulier, le procédé de détection 100 permet de détecter éventuellement
une
fausse synchronisation à valeur de Doppler non-nulle en déterminant
l'incohérence entre
la fréquence du code d'étalement local c(oc,õ) ou C'(10) et la fréquence de la
porteuse locale exp(¨idr
, ploc)=
Si une telle fausse synchronisation n'est pas détectée, le procédé de
détection 100
permet de détecter une fausse synchronisation à valeur de Doppler nulle comme
ceci
sera expliqué par la suite.
Notamment, lors d'une fausse synchronisation, les valeurs de Doppler et de
retard
déterminées par le module d'acquisition 24, correspondent au signal S émis par
un
satellite Satp autre que le satellite Satn recherché.
On conçoit alors que dans ce cas, les signaux Sc/10, ou Sit'oc. et S ne
peuvent pas être
synchronisés correctement. Il s'agit donc d'une fausse synchronisation et d'un
faux
accrochage.
Lorsque le module de détection 28 détecte une fausse synchronisation, le
module
de commande 30 lance à nouveau la phase d'acquisition.
Lorsque le module de détection 28 ne détecte pas de fausse synchronisation, le
module de commande 30 lance la phase de poursuite qui est alors mise en oeuvre
par le
module de poursuite 26.
En particulier, lors de la phase de poursuite, le module de poursuite 26 met à
jour
régulièrement les valeurs de Doppler et de retard ce qui lui permet de
démoduler le signal
reçu Sr et d'en extraire l'information de navigation correspondante. Il
transmet par la suite
cette information au module de commande 30.
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Finalement, le module de commande 30 consolide l'ensemble des informations
acquises par l'ensemble des voies d'acquisition et en déduit la position du
récepteur 20,
sa vitesse et l'heure.
Le procédé de détection d'une fausse synchronisation va désormais être
expliqué
en détail en référence à la figure 5 présentant un organigramme de ses étapes.
Lors de l'étape 110 initiale, le module de détection 28 génère un premier
signal de
test S. et un deuxième signal de test S.
Le premier signal de test Sî-. comprend l'onde porteuse locale exp(¨jOptõ) et
un
premier code d'étalement de test C71-(0,10), et est déterminé selon la
relation suivante :
S1,-(t) = exp (¨/Op10c(t)).C,1(Oc10c(t)).
Le deuxième signal de test Sî= comprend l'onde porteuse locale exp(¨jcppiõ) et
un
deuxième code d'étalement de test CrI(0,10), et est déterminé selon la
relation suivante :
S?, (t) = exp (¨j0p10c(t)) = Cr2t(Oc10c(t)).
Lorsque le signal reçu Sr est de type simple, le premier et le deuxième codes
d'étalement de test sont des codes décorrélés dont la somme correspond au code
d'étalement local de données Cid, (0c1õ), c'est-à-dire :
(Ocioc) + (Ocioc) = Ccni. (Ocioc)=
Selon une variante de réalisation, la période Lc du premier code d'étalement
de
test C.,(0c10c) est formée de chips d'ordre pair du code d'étalement local de
données
0.õ (cpciõ), chaque couple desdits chips étant espacé par un chip dont l'état
discrétisé
correspond à l'état zéro.
Selon la même variante de réalisation, la période L, du deuxième code
d'étalement de test C.,1(0,10) est formée de chips d'ordre impair du code
d'étalement local
de données Ce0c10c), chaque couple desdits chips étant espacé par un chip dont
l'état
discrétisé correspond à l'état zéro.
Un exemple de ces trois codes d'étalement Cil(Occoc), Cn2(0c10c), Cnd(Oc10c)
est
illustré sur la figure 6.
Selon une autre variante de réalisation, la première moitié de la période Lc
du
premier code d'étalement de test Cni(Ocloc) est formée de chips correspondant
du code
d'étalement local de données Ce(Oc10c), et la deuxième moitié est formée de
chips dont
l'état discrétisé correspond à l'état zéro.
Selon la même variante de réalisation, la première moitié de la période Lc du
deuxième code d'étalement de test Cn2(q5,10,) est formée de chips dont l'état
discrétisé
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correspond à l'état zéro, et la deuxième moitié est formée de chips
correspondant du
code d'étalement local de données 02. (0,1õ).
Un exemple des trois codes d'étalement C71(0,10), C71(0,10), C(0c10c) selon
cette variante de réalisation est illustré sur la figure 7.
Lorsque le signal reçu Sr est de type complexe, le premier et le deuxième
codes
d'étalement de test C,1(0,10), C(10) correspondent aux codes d'étalement
locaux
respectivement de données (0,10c) et pilote C(ci0j.
La figure 8 illustre un exemple des codes d'étalement de test Cr1(0,10),
C(0,10)
et d'un code d'étalement composite Cn(q5,10) correspondant à la somme de ces
codes
pour un signal de type complexe transmis selon la technique TDMA.
La figure 9 illustre un exemple des codes d'étalement de test
et d'un code d'étalement composite Cn(0,10) correspondant à la somme de ces
codes
pour un signal de type complexe transmis selon la technique CDMA.
Les étapes 115 et 120 suivantes sont mises en oeuvre de manière parallèle,
pendant la phase de convergence. Les étapes 135, 140, 150 et 160 sont mises en
oeuvre
de manière consécutive à la fin de la phase de convergence.
Lors de l'étape 115, le module de détection 28 détermine une pluralité
d'intervalles
de corrélation.
Chaque intervalle de corrélation est identifié par la suite par l'indice k
variant entre
1 et Kmõ, Kmõ étant le nombre total d'intervalles de corrélation sur la durée
de la phase
de convergence.
Les intervalles de corrélation ont par exemple sensiblement la même durée T
qui
est égale par exemple à 20 ms.
Lors de l'étape 120, pour chaque intervalle de corrélation k, le module de
détection
28 détermine un premier corrélateur ponctuel Zpi(k) et un deuxième corrélateur
ponctuel
Z?,(k).
En particulier, le premier corrélateur ponctuel 4(k) correspond à la valeur de
corrélation entre le signal reçu Sr et le premier signal de test ST, dans
l'intervalle de
corrélation k, cette valeur de corrélation est déterminée par la formule
suivante :
(k+i)T
1
f Sr(t)S=ht)dt.
kT
Le deuxième corrélateur ponctuel Z(k) correspond à la valeur de corrélation
entre
le signal reçu Sr et le deuxième signal de test Sî dans l'intervalle de
corrélation k, cette
valeur de corrélation est déterminée par la formule suivante :
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(k+1)T
z2(k)=l
T f Sr(t)Sï(t)dt.
kT
Lors de l'étape 135 mise en oeuvre à la fin de la phase de convergence, le
module
de détection 28 détermine s'il s'agit d'une fausse synchronisation à valeur de
Doppler
non-nulle.
Pour ce faire, le module de détection 28 détermine une valeur d'incohérence
Vin,
entre la fréquence du code d'étalement local de données C(0,10) ou pilote
C7P(0,1õ) et
la fréquence de la porteuse locale exp(¨inb
ploc) =
La valeur d'incohérence Vin, est déterminée par l'expression suivante :
_ [Facm. Fp10vincc I
C F ¨
cnom Fpnom
où
Fc10c= (0m0(t + At) ¨ Ocioc(t))/dt est la fréquence du code d'étalement local
;
Fpcoc= (Oploc(t + At) ¨ Op10c(t))/2g/ilt est la fréquence de la porteuse
locale;
Fonom et Fpnorn sont des valeurs nominales prédéterminées respectivement de la
fréquence du code d'étalement local de données Ceioc,eb 1 ou pilote C7(10)
et de la
c
fréquence de la porteuse locale exp(¨j0ploc); et
c est la vitesse de la lumière.
Dans l'exemple de réalisation décrit, correspondant au signal GPS L1 C/A, les
valeurs nominales Fcõ,, et Fpnom sont choisies comme suit :
Fcnom = 1,023 MHz, Fpnon, = 1575,42 MHz.
Puis, le module de détection 28 compare la valeur d'incohérence Vino avec un
seuil d'incohérence prédéterminé.
Lorsque la valeur d'incohérence est supérieur au seuil d'incohérence, le
module
de détection 28 détermine qu'il s'agit d'une fausse synchronisation à valeur
de Doppler
non-nulle. Dans ce cas, le module de commande 30 lance à nouveau la phase
d'acquisition.
Dans le cas contraire, le module de détection 28 détermine s'il s'agit d'une
fausse
synchronisation à valeur de Doppler nulle, grâce aux étapes suivantes.
En particulier, lors de l'étape 140, le module de détection 28 détermine un
indicateur Ind de fausse synchronisation en fonction des corrélateurs
déterminés.
Lors de l'étape 140 suivante, le module de détection 28 détermine une première
et
une deuxième valeurs d'énergie E1 et E2 correspondant à l'énergie
respectivement des
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premiers et des deuxièmes corrélateurs Z,(k) et Z(k) sur l'ensemble des
intervalles de
corrélation.
Les valeurs d'énergie E1 et E2 sont déterminées en utilisant les formules
suivantes :
El = 11ZI(k)112 ,E = 14(k)112
k=1,.==,Kmax k =1,.==,Kmax
5 où la notation 'Hl signifie une norme.
Lors de l'étape 150 suivante, le module de détection 28 détermine un
indicateur
Ind de fausse synchronisation en fonction de la différence de la première et
de la
deuxième valeurs d'énergie E, et E2, en utilisant la formule suivante :
Ind =1E2 ¨ E11
E2
Lors de l'étape 160 suivante, le module de détection compare l'indicateur Ind
avec
10 un seuil prédéterminé E et détecte une fausse synchronisation lorsque
cet indicateur Ind
est supérieur au seuil e. Dans ce cas, le module de commande 30 lance à
nouveau la
phase d'acquisition.
Dans le cas contraire, le module de détection 28 détermine qu'il ne s'agit pas
d'une fausse synchronisation et le module de commande 30 lance la phase de
poursuite.
15 On conçoit alors que la présente invention présente un certain nombre
d'avantages.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet de détecter une fausse
synchronisation
très rapidement, juste après la phase d'acquisition.
Ceci permet alors d'éviter la nécessité d'acquisition des éphémérides
contenues
dans l'information de navigation et de diminuer ainsi le temps de détection
d'une fausse
synchronisation.
L'utilisation du procédé est particulièrement avantageuse lors des masquages
des
satellites car le procédé permet d'assurer la continuité de service.
L'avantage particulier de l'invention réside dans le fait que pour détecter
une
fausse synchronisation, il n'est pas nécessaire de connaitre la forme
particulière des
codes d'étalement utilisés par les satellites. En effet, le procédé de
détection peut être
appliqué à tout type de code d'étalement sans qu'une adaptation particulière
soit
nécessaire.
Bien entendu, de nombreux autres exemples de réalisation de l'invention sont
également possibles.
