FR3071621A1 - LOCATION DEVICE WITH MULTI-FREQUENCY RECEIVER - Google Patents

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Centre National dEtudes Spatiales CNES
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de localisation comportant un système de réception multifréquence d'au moins deux signaux de radiolocalisation de fréquences différentes (L1, L2) et un moyen de traitement des signaux apte à mettre en œuvre un algorithme d'estimation du maximum de vraisemblance. Le signal de chaque fréquence (L1, L2) est connecté à au moins deux lignes de traitement des signaux, chaque ligne de traitement comportant un corrélateur et étant agencée de sorte que le moyen de traitement des signaux calcule les paramètres de signal utile et de signal multi-trajet à partir des signaux issus des lignes de traitement. L'invention s'applique aux stations sol de référence ou d'observation des constellations de satellites de navigation et peut être utilisée dans des terminaux mobiles pour améliorer la solution de navigation dans des environnements urbains, voire aéroportuaires.The invention relates to a locating device comprising a multifrequency reception system of at least two radiolocation signals of different frequencies (L1, L2) and a signal processing means able to implement an algorithm for estimating the maximum of likelihood. The signal of each frequency (L1, L2) is connected to at least two signal processing lines, each processing line having a correlator and being arranged so that the signal processing means calculates the useful signal and signal parameters. multi-path from the signals from the processing lines. The invention applies to ground stations of reference or observation constellations of navigation satellites and can be used in mobile terminals to improve the navigation solution in urban or even airport environments.

Description

DISPOSITIF DE LOCALISATION AVEC RECEPTEUR MULTIFREQUENCELOCATION DEVICE WITH MULTI-FREQUENCY RECEIVER

Le domaine de l’invention concerne les systèmes de navigation par satellite et plus particulièrement les dispositifs de radiolocalisation par calcul de temps de propagation des signaux émis par les satellites.The field of the invention relates to satellite navigation systems and more particularly to radiolocation devices by calculating the propagation time of signals transmitted by satellites.

On entend ici par système de navigation par satellite tout système dédié à la navigation large zone, comme par exemple les systèmes existants GNSS ( Global Navigation Satellite System ) appelés GPS, GLONASS ou le futur système GALILEO, ainsi que tous leurs équivalents et dérivés. L’homme du métier connaît bien le principe de localisation des systèmes de navigation par satellite. Le signal radiofréquence émis par un satellite est codé et on utilise le temps mis par ce signal pour atteindre le récepteur à localiser pour déterminer la distance entre ce satellite et ce récepteur, appelée pseudo-distance. La précision des systèmes de navigation par satellite est affectée par un certain nombre d’erreurs. Ces erreurs peuvent se décliner en deux catégories : les contributions globales et les contributions locales. On peut citer pour les contributions globales, les erreurs liées au passage des ondes électromagnétiques dans l'ionosphère, dans la troposphère, ainsi que les erreurs liées aux satellites (erreurs d'orbite et erreurs d'horloge). En ce qui concerne les contributions locales, on peut citer les erreurs associées à la réflexion des signaux, les erreurs liées aux interférences ou encore le bruit des récepteurs.By satellite navigation system is meant here any system dedicated to wide area navigation, such as for example the existing GNSS systems (Global Navigation Satellite System) called GPS, GLONASS or the future GALILEO system, as well as all their equivalents and derivatives. Those skilled in the art are familiar with the principle of localization of satellite navigation systems. The radiofrequency signal emitted by a satellite is coded and the time taken by this signal to reach the receiver to be located is used to determine the distance between this satellite and this receiver, called pseudo-distance. The accuracy of satellite navigation systems is affected by a number of errors. These errors can be broken down into two categories: global contributions and local contributions. Mention may be made, for global contributions, of errors linked to the passage of electromagnetic waves in the ionosphere, in the troposphere, as well as errors linked to satellites (orbit errors and clock errors). With regard to local contributions, there may be mentioned the errors associated with the reflection of the signals, the errors linked to interference or the noise of the receivers.

En environnement urbain, le dispositif de radiolocalisation est particulièrement affecté par le phénomène de réflexion des signaux sur les obstacles urbains comme par exemple les façades d’immeuble. Les multitrajets « MP » (soit l’ensemble des signaux réfléchis par l’environnement proche du récepteur) constituent la source d’erreur prépondérante pour la localisation. En effet, les muti-trajets (« MultiPath » ou « MP »), vont venir s’ajouter au signal utile (« Line Of Sight » ou « LOS » pour trajet direct en ligne de visée), ce qui va biaiser l’estimation du temps de propagation du LOS, et finalement provoquer des erreurs de localisation du récepteur. Il est important de pouvoir supprimer ou estimer ces multi-trajets pour améliorer la précision de localisation des dispositifs de localisation. Dans le cadre monofréquence, les solutions existantes proposent selon une première approche de discriminer le signal utile des signaux multi-trajets dans le domaine temporel (respectivement fréquentiel). On peut citer par exemple la publication Theory and Performance of Narrow Correlator Spacing in a GPS receiver , A.J. Van Dierendonck, Journal of The Institute of the Navigation vol 39, no 3 fall 1992, ou encore la publication The Multipath Estimating Delay Lock Loop : Approaching Theoretical Accuracy Limits par R. Van Nee publiée en 1994 dans le journal IEEE pages 246-251. Cette première approche est mise en défaut pour les situations où les signaux multi-trajets présentent un faible retard par rapport au signal direct.In an urban environment, the radiolocation device is particularly affected by the phenomenon of reflection of signals on urban obstacles such as, for example, building facades. The multipath "MP" (ie all the signals reflected by the environment close to the receiver) constitute the predominant source of error for the location. Indeed, muti-paths ("MultiPath" or "MP"), will be added to the useful signal ("Line Of Sight" or "LOS" for direct path in line of sight), which will bias the estimated LOS propagation time, and ultimately cause receiver location errors. It is important to be able to delete or estimate these multipaths to improve the location accuracy of the location devices. In the single-frequency framework, the existing solutions propose, according to a first approach, to discriminate the useful signal from the multi-path signals in the time domain (respectively frequency). We can cite for example the publication Theory and Performance of Narrow Correlator Spacing in a GPS receiver, AJ Van Dierendonck, Journal of The Institute of the Navigation vol 39, no 3 fall 1992, or the publication The Multipath Estimating Delay Lock Loop: Approaching Theoretical Accuracy Limits by R. Van Nee published in 1994 in the IEEE journal pages 246-251. This first approach is faulted for situations where the multipath signals have a small delay compared to the direct signal.

Une seconde approche consiste à discriminer le signal utile des multi-trajets par un filtrage spatial des signaux reçus à l’aide d’un réseau d’antennes. Cependant, les algorithmes multi-antennes classiques (soit les algorithmes de formation de faisceaux) souffrent de la forte corrélation entre le signal direct et les multi-trajets. Cet effet est d’autant plus important que le réseau est de petite taille.A second approach consists in discriminating the useful signal from multipaths by spatial filtering of the signals received using an array of antennas. However, conventional multi-antenna algorithms (ie beamforming algorithms) suffer from the strong correlation between the direct signal and the multipaths. This effect is all the more important as the network is small.

En troisième approche on peut citer l’invention Method of processing multipath navigation signais in a receiver having a plurality of antennas , déposée aux Etats Unis dont le numéro du brevet délivré est US 6,437,733,B1. Cette approche se base sur une décomposition en valeurs singulières de l’espace engendré par les antennes du réseau de manière à identifier le sous-espace contenant le signal de navigation ciblé et ses multitrajets. L’estimation des retards des différents trajets étant ensuite effectuée par une méthode du type MEDLL (« Multipath Estimating Delay Lock Loop »). Cette approche est valable uniquement dans le cas où le nombre d’antennes du réseau est supérieur au nombre de trajets reçus par le système. Dés lors qu’on considère un réseau de petite taille (typiquement 4 antennes), cette condition est mise en défaut dans un scénario urbain où le nombre d’écho dépasse facilement la dizaine.As a third approach, we can cite the invention Method of processing multipath navigation signais in a receiver having a plurality of antennas, filed in the United States whose patent number issued is US 6,437,733, B1. This approach is based on a decomposition into singular values of the space generated by the antennas of the network so as to identify the subspace containing the targeted navigation signal and its multipaths. The delays of the various journeys are then estimated by a method of the MEDLL type ("Multipath Estimating Delay Lock Loop"). This approach is only valid if the number of antennas in the network is greater than the number of paths received by the system. As soon as we consider a small network (typically 4 antennas), this condition is defective in an urban scenario where the number of echoes easily exceeds ten.

Enfin, une autre approche consiste en une approche dite spatiotemporelle-fréquentielle utilisant un algorithme nommé SAGE , On connaît de l’état de la technique la publication nommée Channel Parameter Estimation in Mobile Radio Environments Using the Sage algorithm de Bernard H.Fleury and al. ou la publication Multipath Mitigation Methods Based on Diversity Algorithme, Proceedings of the 26th International Technical Meeting of The Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS 2013), Nashville, TN, September 2013, pp. 1596-1605., de Rougerie, S., Carrie, G., Israël, J., Ries, L., Monnerat, M., Thevenon, P. Cet algorithme est capable d’estimer tous les paramètres caractérisant des signaux reçus (soit le signal utile et les multi-trajets). La version de Rougerie et al. (Brevets FR 2964 199 et WO 2012/025306 A1) permet l'application en temps réel de cet algorithme.Finally, another approach consists of a so-called spatiotemporal-frequency approach using an algorithm called SAGE. We know from the prior art the publication called Channel Parameter Estimation in Mobile Radio Environments Using the Sage algorithm by Bernard H. Fleury et al. or the publication Multipath Mitigation Methods Based on Diversity Algorithme, Proceedings of the 26th International Technical Meeting of The Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS 2013), Nashville, TN, September 2013, pp. 1596-1605., De Rougerie, S., Carrie, G., Israël, J., Ries, L., Monnerat, M., Thevenon, P. This algorithm is capable of estimating all the parameters characterizing received signals ( the useful signal and the multipaths). The version of Rougerie et al. (Patents FR 2964 199 and WO 2012/025306 A1) allows the application of this algorithm in real time.

Dans le cadre multifréquences, des solutions ont également été proposées afin de prendre en compte les effets des multi-trajets. Dans un contexte RTK, l'approche proposée par M. Sahmoudi et M. G. Amin dans Fast Itérative Maximum-Likelihood Algorithm (FIMLA) for Multipath Mitigation in the Next Génération of GNSS Receivers, publiée dans IEEE Trans. On Wireless Communications, vol. 7, n° 11 en Novembre 2008 est une méthode par filtrage particulaire tri-fréquences et double différence afin de lever les ambiguïtés de phase, estimer les biais ionosphériques et fournir un indicateur de présence de multitrajets. Toutefois, cette méthode n'estime pas les paramètres caractérisant les multitrajets mais détecte uniquement leur présence et n'est valable que dans un contexte RTK.In the multi-frequency framework, solutions have also been proposed in order to take into account the effects of multi-paths. In an RTK context, the approach proposed by M. Sahmoudi and M. G. Amin in Fast Iterative Maximum-Likelihood Algorithm (FIMLA) for Multipath Mitigation in the Next Generation of GNSS Receivers, published in IEEE Trans. On Wireless Communications, vol. 7, n ° 11 in November 2008 is a three-frequency and double difference particle filtering method in order to remove phase ambiguities, estimate ionospheric biases and provide an indicator of the presence of multi-paths. However, this method does not estimate the parameters characterizing the multi-routes but detects only their presence and is only valid in an RTK context.

Dans GNSS Multifrequency receivers in urban environment: Theoretical analysis publié dans Proc. ION GNSS 2005, M. Musso, G. Géra, A. Cattoni et C. S. Regazzoni font l'hypothèse de canaux de propagation indépendants pour proposer une moyenne pondérée des estimateurs appliqués sur chaque bande de fréquence. Cette approche, notée M. Musso par la suite, suppose en plus de manière implicite que les retards interbandes sont connus ou fournis par un dispositif extérieur et ne permet donc pas d'estimer de manière indépendante tous les paramètres caractérisant les canaux de propagation.In GNSS Multifrequency receivers in urban environment: Theoretical analysis published in Proc. ION GNSS 2005, M. Musso, G. Géra, A. Cattoni and C. S. Regazzoni assume independent propagation channels to propose a weighted average of the estimators applied on each frequency band. This approach, noted later by M. Musso, also implicitly assumes that interband delays are known or provided by an external device and therefore does not allow an independent estimation of all the parameters characterizing the propagation channels.

A l'inverse de cette approche, N.l. Ziedan suppose dans MultiFrequency Combined Processing for Direct and Multipath Signais Tracking Based on Particle Filtering publié dans ION GNSS 2011 qu'il existe des relations purement déterministes entre les retards et phase des multi-trajets sur deux fréquences différentes. Il propose un filtrage particulaire tirant parti de cette redondance. Cette approche présente plusieurs inconvénients. D'un point de vue de la modélisation, il s'appuie sur des relations déterministes incertaines, notamment sur les relations de phases à l’origine supposées égales entre le LOS et les MP. En outre, la fonction de vraisemblance proposée par N.l. Ziedan suppose implicitement que le bruit entre les sorties de corrélateurs est blanc alors qu'il ne l'est pas: sa fonction de corrélation temporelle est celle du code local.Unlike this approach, N.l. Ziedan assumes in MultiFrequency Combined Processing for Direct and Multipath Signais Tracking Based on Particle Filtering published in ION GNSS 2011 that there are purely deterministic relationships between delays and phase of multipaths on two different frequencies. It offers particle filtering taking advantage of this redundancy. This approach has several drawbacks. From a modeling point of view, it relies on uncertain deterministic relationships, in particular on the phase relationships originally assumed to be equal between the LOS and the MPs. In addition, the likelihood function proposed by N.l. Ziedan implicitly assumes that the noise between the correlator outputs is white while it is not: its temporal correlation function is that of the local code.

L’objectif de l’invention est de proposer un dispositif de localisation par satellite peu ou pas affecté par les erreurs de localisation associées aux phénomènes de multi-trajets. La solution de l’invention n’est peu ou pas affectée par les signaux multi-trajets présentant un faible retard par rapport au signal utile et permet une implémentation matérielle exigeant peu de ressources calculatoires en vue de s’adresser aux dispositifs de localisation grand public disposant d'une capacité calculatoire réduite.The objective of the invention is to provide a satellite location device little or not affected by the location errors associated with multi-path phenomena. The solution of the invention is little or not affected by multi-path signals having a small delay compared to the useful signal and allows a hardware implementation requiring few computational resources in order to address localization devices for the general public. with reduced computing capacity.

Pour atteindre ce but ou d’autres, un premier aspect de l’invention propose un dispositif permettant la réception d’au moins deux signaux de radiolocalisation de fréquences différentes. Plus précisément, l’invention est un dispositif de localisation comportant un système de réception multifréquences d’au moins deux signaux de radiolocalisation de fréquences différentes et un moyen de traitement des signaux apte à mettre en œuvre un algorithme d’estimation du maximum de vraisemblance, caractérisé en ce que le signal de chaque fréquence est connecté à au moins deux lignes de traitement des signaux, chaque ligne de traitement comportant un corrélateur et étant agencée de sorte que le moyen de traitement des signaux calcule les paramètres de signal utile et de signal multi-trajet à partir des signaux issus des lignes de traitement.To achieve this goal or others, a first aspect of the invention provides a device allowing the reception of at least two radiolocation signals of different frequencies. More specifically, the invention is a localization device comprising a multi-frequency reception system for at least two radiolocation signals of different frequencies and a signal processing means capable of implementing an algorithm for estimating the maximum likelihood, characterized in that the signal of each frequency is connected to at least two signal processing lines, each processing line comprising a correlator and being arranged so that the signal processing means calculates the useful signal and multi signal parameters - route from the signals from the processing lines.

Le dispositif de localisation selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison :The location device according to the invention may include one or more of the following characteristics, taken individually or in combination:

- des décalages temporels entre les différentes fréquences liés aux effets ionosphériques et RF sont corrigés par un module n°4 de la présente invention.- Time offsets between the different frequencies linked to ionospheric and RF effects are corrected by a module No. 4 of the present invention.

- chaque ligne de traitement comporte également une ligne de retard connectée par une première extrémité à la sortie du corrélateur et par une seconde extrémité à une entrée du moyen de traitement des signaux, le retard introduit correspondant à un multiple d’une durée d’intégration des corrélateurs.each processing line also comprises a delay line connected by a first end to the output of the correlator and by a second end to an input of the signal processing means, the delay introduced corresponding to a multiple of an integration duration correlators.

- un premier corrélateur d’une première ligne de traitement est espacé d’une fraction de la période symbole d’un code local par rapport à un second corrélateur d’une seconde ligne de traitement.- a first correlator of a first processing line is spaced by a fraction of the symbol period of a local code with respect to a second correlator of a second processing line.

- l’algorithme d’estimation du maximum de vraisemblance est de type SAGE.- the maximum likelihood estimation algorithm is of the SAGE type.

- les dits paramètres sont le retard de propagation et la fréquence doppler.- the said parameters are the propagation delay and the Doppler frequency.

Un deuxième aspect de l’invention propose un procédé d’estimation des paramètres de signal utile et de signal multi-trajet originaires d’un signal de radiolocalisation émis par un satellite au moyen d’un dispositif de localisation permettant la réception d'au moins deux signaux de fréquences différentes, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :A second aspect of the invention proposes a method for estimating the useful signal and multi-path signal parameters originating from a radiolocation signal transmitted by a satellite by means of a location device allowing the reception of at least two signals of different frequencies, characterized in that it comprises the following stages:

a) Une première étape de mesure du signal de radiolocalisation sur les dites fréquences,a) A first step of measuring the radiolocation signal on said frequencies,

b) Une seconde étape de corrélation avec un code local du signal reçu sur les dites fréquences au moyen de corrélateurs,b) A second step of correlation with a local code of the signal received on said frequencies by means of correlators,

c) Une troisième étape de construction de l’évolution temporelle des sorties des corrélateurs par concaténation des données successivement produites à la seconde étape,c) A third stage of construction of the temporal evolution of the outputs of the correlators by concatenation of the data successively produced in the second stage,

d) Une quatrième étape de construction de la fonction d’inter corrélation du signal, en retard et en temps par concaténation des données produites à la troisième étape,d) A fourth stage of construction of the signal inter-correlation function, late and in time by concatenating the data produced in the third stage,

e) Une cinquième étape de construction d’une fonction d’inter corrélation de référence de paramètres connus en retard et en temps.e) A fifth step in the construction of a reference correlation function of known parameters late and in time.

f) Une cinquième étape d’estimation des paramètres de signal utile et de signal multi-trajet au moyen d’un algorithme de maximum de vraisemblance appliqué au signal multifréquences par comparaison de la fonction d’inter corrélation construite à partir du signal mesuré et de la fonction d’inter corrélation de référence.f) A fifth step of estimating the useful signal and multi-path signal parameters by means of a maximum likelihood algorithm applied to the multifrequency signal by comparison of the inter-correlation function constructed from the measured signal and of the reference intercorrelation function.

D’autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d’exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :Other particularities and advantages of the present invention will appear in the description below of nonlimiting exemplary embodiments, with reference to the appended drawings in which:

La figure 1 est un schéma général d’une chaîne de traitement d’un système GNSS « Global Navigation Satellite System », incluant l’invention.FIG. 1 is a general diagram of a processing chain of a GNSS "Global Navigation Satellite System", including the invention.

La figure 2 est un schéma détaillé du module n°1 de la figure 1.Figure 2 is a detailed diagram of module 1 in Figure 1.

La figure 3 est un graphique des performances d'estimation des paramètres utiles, soit le retard de propagation et la fréquence Doppler, sur des données simulées (GALILEO E5A E5B), au moyen de chacune des trois méthodes suivantes: dispositif conventionnel par traitement d'un algorithme SAGE (noté SAGE / STAP BPSK(10)), d'un dispositif selon l'invention (noté SAGE / STAP BPSK(10)/BPSK(10)) et d'un dispositif de référence (noté M. Musso). Cette estimation de performances est donnée en fonction du C/NO du signal reçu.FIG. 3 is a graph of the estimation performance of the useful parameters, namely the propagation delay and the Doppler frequency, on simulated data (GALILEO E5A E5B), by means of each of the following three methods: conventional device by treatment of a SAGE algorithm (denoted SAGE / STAP BPSK (10)), a device according to the invention (denoted SAGE / STAP BPSK (10) / BPSK (10)) and a reference device (denoted M. Musso) . This performance estimate is given as a function of the C / NO of the signal received.

La figure 4 est un graphique des performances d'estimation des paramètres utiles, soit le retard de propagation et la fréquence Doppler, sur des données simulées (GALILEO E5A E5B), au moyen de chacune des trois méthodes suivantes: dispositif conventionnel par traitement d'un algorithme SAGE (noté SAGE / STAP BPSK(10)), d'un dispositif selon l'invention (noté SAGE / STAP BPSK(10)/BPSK(10)) et d'un dispositif de référence (noté M. Musso). Cette estimation de performances est donnée en fonction du retard relatif d'un multi-trajet supposé être en phase sur chacune des deux voies.FIG. 4 is a graph of the estimation performance of the useful parameters, namely the propagation delay and the Doppler frequency, on simulated data (GALILEO E5A E5B), by means of each of the following three methods: conventional device by treatment of a SAGE algorithm (denoted SAGE / STAP BPSK (10)), a device according to the invention (denoted SAGE / STAP BPSK (10) / BPSK (10)) and a reference device (denoted M. Musso) . This performance estimate is given as a function of the relative delay of a multi-path assumed to be in phase on each of the two channels.

La figure 5 est un graphique des performances d'estimation des paramètres utiles, soit le retard de propagation et la fréquence Doppler, sur des données simulées (GALILEO E5A E5B), au moyen de chacune des trois méthodes suivantes: dispositif conventionnel par traitement d'un algorithme SAGE (noté SAGE / STAP BPSK(10)), d'un dispositif selon l'invention (noté SAGE / STAP BPSK(10)/BPSK(10)) et d'un dispositif de référence (noté M. Musso). Cette estimation de performances est donnée en fonction du retard relatif d'un multi-trajet supposé être en phase sur une voie et en opposition de phase sur l'autre voie.FIG. 5 is a graph of the estimation performance of the useful parameters, namely the propagation delay and the Doppler frequency, on simulated data (GALILEO E5A E5B), by means of each of the following three methods: conventional device by treatment of a SAGE algorithm (denoted SAGE / STAP BPSK (10)), a device according to the invention (denoted SAGE / STAP BPSK (10) / BPSK (10)) and a reference device (denoted M. Musso) . This performance estimate is given as a function of the relative delay of a multi-path assumed to be in phase on one channel and in phase opposition on the other channel.

Comme illustré, les signaux bruts reçus sur chacune des Nl bandes passent par un banc de corrélateur afin de compresser les données et de faire ressortir le signal utile du bruit (module n°1). Leurs sorties sont concaténées au sein d'un vecteur XNl venant alimenter le module n°2 qui contient l'algorithme SAGE ainsi qu’un détecteur de multi-trajets. Dans le module n°2, l’algorithme SAGE fournit une estimation des paramètres recherchés du signal direct (retard^, amplitude /oet doppler v0), alors que le détecteur de multi-trajets fournit une information binaire sur la présence de multi-trajets.As illustrated, the raw signals received on each of the Nl bands pass through a correlator bench in order to compress the data and bring out the useful signal from the noise (module n ° 1). Their outputs are concatenated within a vector X N l coming to supply the module n ° 2 which contains the SAGE algorithm as well as a multi-path detector. In module n ° 2, the SAGE algorithm provides an estimate of the sought parameters of the direct signal (delay ^, amplitude / o and doppler v 0 ), while the multi-path detector provides binary information on the presence of multi -trajets.

Les paramètres du signal direct (fourni par l’algorithme SAGE dans le module n°2) vont alimenter une boucle de poursuite de retard (« Delay Lock Loop » ou « DLL ») ainsi qu'une boucle de poursuite de phase (« Frequency and Phase Lock Loop » ou « FPLL ») classiques (Module n°3). Les sorties de ces modules sont les informations recherchées sur lesquelles s'effectue l'asservissement de l'ensemble du module de poursuite. L'information de détection des multi-trajets (fournie par le détecteur de multitrajets dans le module n°2) lance les discriminateurs inter-bandes uniquement dans les portions de trajectoire sans multi-trajets, permettant d'estimer et de poursuivre (via une boucle DLL) les retards entre les différentes bandes de fréquences (Module n°4).The parameters of the direct signal (provided by the SAGE algorithm in module n ° 2) will feed a delay tracking loop ("Delay Lock Loop" or "DLL") as well as a phase tracking loop ("Frequency and Phase Lock Loop ”or“ FPLL ”) classics (Module n ° 3). The outputs of these modules are the information sought on which the entire tracking module is controlled. The multi-path detection information (provided by the multi-path detector in module n ° 2) launches the inter-band discriminators only in the trajectory portions without multi-paths, making it possible to estimate and continue (via a DLL loop) delays between the different frequency bands (Module n ° 4).

Nous justifions et détaillons dans ce document l'originalité et la pertinence de cette solution. Il a déjà été démontré que l'algorithme SAGE/STAP (brevet FR 2964199) présente de nombreux intérêts dans un cadre multi-antennes (estimation explicite des paramètres des multi-trajets, réduction de la charge mémoire et du coût calculatoire, robustesse aux limitations de l'étage RF, indépendance du système de navigation utilisé). Nous montrons ici que des adaptations majeures sont nécessaires pour qu’il puisse être exploité dans un cadre multifréquences.We justify and detail in this document the originality and the relevance of this solution. It has already been demonstrated that the SAGE / STAP algorithm (patent FR 2964199) has many advantages in a multi-antenna framework (explicit estimation of multi-path parameters, reduction of memory load and computational cost, robustness to limitations RF stage, independence of the navigation system used). We show here that major adaptations are necessary before it can be used in a multi-frequency framework.

L'algorithme décrit dans le brevet FR 2964199 permet d'estimer l'ensemble de variablesψ; = [^,Tr!,vrt]r, où et vrl sont respectivement l'amplitude, le retard relatif (par rapport au retard absolu du trajet direct τ0) et le doppler relatif (par rapport au doppler absolu du trajet direct v0) de chaque multi-trajet I, l'indice 0 étant réservé au trajet direct. Pour cela, il est nécessaire de pouvoir décomposer l'ensemble de ces variables d'état sur des sous-espaces cachés liés à chacun des multi-trajets /. Ces sous-espaces cachés sont par nature indépendants entre eux, ce qui constitue une hypothèse fondamentale de l'algorithme décrit dans le brevet FR 2964199.The algorithm described in patent FR 2964199 makes it possible to estimate the set of variablesψ; = [^, T r! , v rt ] r , where and v rl are respectively the amplitude, the relative delay (compared to the absolute delay of the direct path τ 0 ) and the relative doppler (compared to the absolute doppler of the direct path v 0 ) of each multi -traject I, the index 0 being reserved for the direct journey. For this, it is necessary to be able to decompose all of these state variables on hidden subspaces linked to each of the multi-paths /. These hidden subspaces are by nature independent of each other, which constitutes a fundamental assumption of the algorithm described in patent FR 2,964,199.

Dans le cadre multifréquences (où les fréquences^,..., sont considérées), l'ensemble des variables que l'on cherche à estimer devient Ψ/ = [ψ/Α 1=1,...Λ, ’ ,V,Î ΓIn the multi-frequency framework (where the frequencies ^, ..., are considered), the set of variables that we seek to estimate becomes Ψ / = [ψ / Α 1 = 1, ... Λ, ' , V, Î Γ

Les sont les amplitudes de chaque multi-trajet I sur la bande l. et sont tous indépendants entre eux.The are the amplitudes of each multi-path I on the band l. and are all independent from each other.

Les dopplers v% sont reliés par une simple relation de proportionnalité entre eux faisant intervenir le rapport des longueurs d’onde : =ν^λίι.The dopplers v% are connected by a simple relation of proportionality between them involving the ratio of the wavelengths: = ν ^ λ ί / λ ι .

Si on prend la bande Li comme référence (soit la fréquence indicée par 1), les retards τ% peuvent s’écrire à partir du retard sur la bande L-ι, et du décalage temporel entre les bandes Lt et Lj. Ce décalage temporel entre les deux bandes, noté Δ7;, est lié aux effets atmosphériques et aux chaînes de réception RF. II est donc indépendant des multi-trajets (soit de l’indice / ). En notant le retard de chaque multi-trajet sur la bande L1rri=rf, nous pouvons alors écrire :If the band Li is taken as a reference (ie the frequency indicated by 1), the delays τ% can be written from the delay on the band L-ι, and the time shift between the bands Lt and Lj. This time difference between the two bands, noted Δ 7 ;, is linked to atmospheric effects and to the RF reception chains. It is therefore independent of multi-paths (ie of the index /). By noting the delay of each multi-path on the band L1r ri = rf, we can then write:

~ τrl + ~ τ rl +

En prenant la fréquence l_i comme référence, l'ensemble des variables d'état s'écrit donc en fait pour chaque multi-trajet: Ψζ = y avec nrl = rf,vrl =v“, le retard et le doppler relatif sur L-i.Taking the frequency l_i as a reference, the set of state variables is therefore actually written for each multi-path: Ψζ = y with n rl = rf, v rl = v “, the delay and the relative doppler on Li.

Les Δ^ intervenant dans la définition de tous les multi-trajets, il n'est plus possible de décomposer les variables à estimer sur des sous-espaces indépendants liés à chaque multi-trajet. Il s'agit pourtant d'une hypothèse fondamentale de l'algorithme SAGE STAP (brevet FR 2964199) nécessaire à son application.The Δ ^ intervening in the definition of all the multi-paths, it is no longer possible to decompose the variables to be estimated on independent subspaces linked to each multi-path. However, this is a fundamental assumption of the SAGE STAP algorithm (patent FR 2964199) necessary for its application.

Pour contourner ce problème, nous proposons de séparer l’estimation des paramètres des cheminsψζ = ,Trl,vJ de l’estimation des biais inter-bande|δ^,...,Δ^]. Le module n°4 permet d'estimer les biais inter-bandes [δ^,...,Δ^£] dans le cas sans multi-trajets. Il utilise donc les sorties du module n°2 qui informe sur la présence de multi-trajets à un instant donné. Le retard global inter-bandes est donc estimé avec fiabilité sur des portions de trajectoires sans multi-trajets. Ces estimations peuvent ensuite être utilisées dans toutes les portions de trajectoire car il a été démontré que la constante de temps de dérive de ces biais est faible (de l'ordre de plusieurs minutes en dehors d'évènements ionosphériques extraordinaires). Le module n°1 (banc de corrélateurs) s'applique ainsi non pas aux signaux multi-fréquences bruts mais aux signaux multi-fréquences corrigés de ces biais inter-bandes. Dès lors, les variables à estimer pour l’algorithme SAGE (module n°2) sont\|/z = [yf1,...,,Trl,vrlJ. Les sousespaces définis par chaque multi-trajet sont bien indépendants entre eux et l'algorithme SAGE (module n°2) décrit plus bas peut effectivement s'appliquer.To circumvent this problem, we propose to separate the estimation of the parameters of the pathsψ ζ =, T rl , v J from the estimation of the inter-band biases | δ ^, ..., Δ ^]. Module n ° 4 makes it possible to estimate the inter-band biases [δ ^, ..., Δ ^ £ ] in the case without multi-paths. It therefore uses the outputs of module n ° 2 which informs about the presence of multi-paths at a given time. The overall inter-band delay is therefore reliably estimated on portions of trajectories without multipaths. These estimates can then be used in all sections of the trajectory because it has been shown that the drift time constant of these biases is low (of the order of several minutes outside of extraordinary ionospheric events). Module n ° 1 (correlator bench) thus applies not to raw multi-frequency signals but to multi-frequency signals corrected for these inter-band biases. Consequently, the variables to be estimated for the SAGE algorithm (module n ° 2) are \ | / z = [yf 1 , ... ,, Trl, v rl J. The subspaces defined by each multi-path are quite independent between them and the SAGE algorithm (module n ° 2) described below can effectively apply.

Nous détaillons maintenant dans la suite de la description les quatre modules selon l'invention, tel que schématisés sur la figure 1.We now detail in the following description the four modules according to the invention, as shown diagrammatically in FIG. 1.

Le module n°1 est également schématisé sur la figure 2 pour faciliter sa compréhension.Module 1 is also shown schematically in Figure 2 to facilitate its understanding.

L’expression y(t) du signal ramené en bande de base en sortie de l'antenne peut se mettre sous la forme :The expression y (t) of the signal brought back into baseband at the output of the antenna can be in the form:

Z-l y(O=Ë /=0 yf1 xexp(2j^v/ili)xc1(r-r/ il) + b(r) rfNL xexp(2;^vzi’21/ÂJV/)xc1(i-T/ £1 ) où est le bruit de mesure sur chaque bande et c, désigne la séquence d’étalement du signal sur la bande /. Cette expression fait intervenir les retards et les fréquences Doppler absolus sur la bande Li de chaque multitrajet:Zl y (O = Ë / = 0 yf 1 xexp (2j ^ v / il i) xc1 (rr / il ) + b (r) rf NL xexp (2; ^ vz i '21 / Â JV /) xc 1 ( iT / £ 1 ) where is the measurement noise on each band and c, denotes the signal spreading sequence on the band /. This expression involves delays and absolute Doppler frequencies on the Li band of each multipath:

T =^-rrl T = ^ - r rl

V!=V-Vrl V! = VV rl

Considérons dans un premier temps l’architecture de la figure 2 avec un nombre impair P de corrélateurs numérotés par l’indice p tel que pe [-(P-l)/2 (P-l)/2] et un nombre N de prises (Taps) post-corrélation. Chaque corrélation est effectuée sur une durée Tint- Considérons dans un premier temps la sortie Rk,t d’un corrélateur pour le chemin 7 d’amplitude unité sur la bande k. Le corrélateur est asservi sur le retard et le Doppler du trajet direct en bande Lv La n'eme sortie de corrélation correspondant au Tap p pour la bande k s’écrit :Let us first consider the architecture of Figure 2 with an odd number P of correlators numbered by the index p such that pe [- (Pl) / 2 (Pl) / 2] and a number N of taps (Taps) post-correlation. Each correlation is performed over a duration Tint. Let us first consider the output Rk, t of a correlator for the path 7 of unit amplitude on the band k. The correlator is controlled on delay and Doppler of the direct path L-band v n 'th correlation output corresponding to the p Tap for the band k is:

aA v Ί 1 vτΜί-τ)aA v Ί 1 vτ Μί-τ)

Δ^,ν,ι,Ρ,η)=—x I 1 Δ ^, ν, ι, Ρ, η) = - x I 1

Tnt (»-ΐ)ηω x exPL_ 2 jnvfa ! XktJx exp|2 jπνλ^ ! Xkt\dtTnt (»-ΐ) η ω x ex PL _ 2 jnvfa! X k tJx exp | 2 jπνλ ^! X k t \ dt

La sortie de corrélation avec le code local peut se réécrire :The correlation output with the local code can be rewritten:

,vrl,p,n}= rk(rrl-pTe -A^xsinckv^/λρΓ^] x exp[- 2 jnv A ! ]βχρ[/π.ν,Λ / ] où η/.) désigne la fonction d’autocorrélation du code sur la bande k., v rl , p, n} = r k (r rl -pT e -A ^ xsinckv ^ / λρΓ ^] x exp [- 2 jnv A!] βχρ [/π.ν,Λ /] where η /.) denotes the autocorrelation function of the code on the band k.

Les termes d’amplitude et de phase indépendants de n et p sont maintenant rassemblés dans l’amplitude complexe 7/* du chemin /. La sortie du corrélateur peut donc se mettre sous la forme :The independent amplitude and phase terms of n and p are now gathered in the complex amplitude 7 / * of the path /. The correlator output can therefore be in the form:

Rkj(ïrl R kj (ï rl

Ylyl

YÏ* = sinckv^ ! XkT^]exp[jKvA / avec :YÏ * = sinckv ^! X k T ^] exp [jKvA / with:

Rk ^rl ~ Δ4 > Vrl ,P,») = rk &rl ~ PTe ~ ) X eXPl· λΐ^Α 1 1R k ^ rl ~ Δ 4> Vrl, P, ») = r k & rl ~ P T e ~) X eX Pl · λΐ ^ Α 1 1

On construit alors le vecteur de corrélation temporel Rfcdu signal de la façon suivante :The time correlation vector R fc of the signal is then constructed as follows:

Dans un premier temps, les sorties multi-corrélateurs sont concaténées dans un vecteur colonne pour reconstruire une fonction d’inter 15 corrélation échantillonnée du signal reçu sur la bande k.First, the multi-correlator outputs are concatenated in a column vector to reconstruct a sampled inter-correlation function of the signal received on the band k.

Ces fonctions d’inter corrélation obtenues pour différents Taps postcorrélation sont concaténées toujours dans un vecteur colonne de manière à tracer l’évolution temporelle des fonctions d’inter corrélation. Cette évolution temporelle permettra de caractériser les Doppler relatifs des échos.These inter-correlation functions obtained for different post-correlation Taps are always concatenated in a column vector so as to plot the temporal evolution of the inter-correlation functions. This temporal evolution will make it possible to characterize the relative Doppler of the echoes.

Les décalages Doppler relatifs sont supposés constants sur la durée de traitement N.Tint. Les retards relatifs en fonction des Taps post-corrélation évoluent suivant :Relative Doppler shifts are assumed to be constant over the processing time NT in t. The relative delays according to the post-correlation Taps evolve according to:

Le vecteur de corrélation temporel R.est donc de la forme :The temporal correlation vector R. is therefore of the form:

r(tlï Λ£^*>Ζ,1 2 jl I r(t ‘‘γΖ,Ι ^4’*^ rl 52r (tlï Λ £ ^ *> Ζ, 1 2 jl I r (t '' γΖ, Ι ^ 4 '* ^ rl 52

-A‘v Lrl,2 ^L^rl’~ >-A'v L rl, 2 ^ L ^ rl '~>

\\

RÎT -Δ4 v ~ ( Rk τΗ,ΝRÎT -Δ 4 v ~ (Rk τ Η, Ν

Ou encore :Or :

rkri,x ~ + (P 2 Te ) x exp[- 2jnvrl\ ! ÀkTM ]r kr i, x ~ + (P 2 T e ) x exp [- 2jnv rl \! À k T M ]

rk (?rl,l ^L, 2 X eXPÎ J ZCV Âj / Àk ] rk(?ri,2 H - Te)xexp[— 2j7LVrlÀ^ / Xk2.Tint] rk (Jri,2 ~ AΖζ ) x exp[- Ij/tv ! Zk 2,Tint ] rk (fri,N L, )xexp[- 2jwrl^ /λ,ΝΤ^ ] r k (? rl, l ^ L, 2 X eX PÎ J ZCV Âj / À k ] r k (? ri, 2 H - T e ) xexp [- 2j7LV rl À ^ / X k 2.T int ] r k (Jri, 2 ~ AΖζ) x exp [- Ij / tv! Z k 2, T int ] r k (fri, NL,) xexp [- 2jw rl ^ / λ, ΝΤ ^]

-Ιλτρχι-Ιλτρχι

Le modèle du signal reçu post-corrélation pour l’architecture multi-fréquences multi-corrélateurs proposée peut finalement se mettre sous la forme vectorisée suivante :The model of the signal received post-correlation for the multi-frequency multi-correlator architecture proposed can finally be put in the following vectorized form:

r-ir-i

1=0 avec1 = 0 with

Χ(ψΓΧ)= 'JjVZW£xlΧ (ψΓΧ) = 'JjVZW £ xl

QwM QWM θΛΤΜ θΛΤΜ 'iï' 'II' χ,(ψΧ)= χ (ψΧ) = θΤ/ΛίΙ θΤ / ΛίΙ θΝΜ θΝΜ X X θΛΤίκΙ θΛΤίκΙ ... ... θΛΓΛύ VT·/ Α/ > Κ/ /θΛΓΛύ VT · / - Α /> Κ / / NPNl*Nl NPN l * N l

ouencore où ψ/ représente le vecteur des paramètres associés au chemin Ί et X, X/ et ^>NP,Tint sont des vecteurs colonnes de dimension 2NP et ONP*i représente un vecteur colonne nul de dimension NP. Le vecteur Aa représente les décalages temporels entre la bande L-i et les bandes. Le choix du nombre de corrélateurs P a été fixé afin de couvrir l’ensemble du domaine 10 des retards [~TC, Tc] correspondant à ± 1 chip de code. Comme rappelé dans le brevet FR 2964199, le nombre de corrélateurs qui propose le meilleur compromis complexité / performances est donc:or again where ψ / represents the vector of the parameters associated with the path Ί and X, X / and ^> NP, Tint are column vectors of dimension 2NP and O NP * i represents a zero column vector of dimension NP. The vector A a represents the time offsets between the band Li and the bands. The choice of the number of correlators P has been fixed in order to cover the entire domain 10 of the delays [~ T C , T c ] corresponding to ± 1 code chip. As recalled in patent FR 2964199, the number of correlators which offers the best compromise between complexity and performance is therefore:

Popt = ceil\lxTcxFe] P op t = ceil \ lxT c xF e ]

Le module n°2, tel que schématisé sur la figure 1, comprend au moins deux sous-modules appelés le sous-module « SAGE » et le sous-module de détections des multi trajets. Nous allons détaillons maintenant le module n°2 en commençant par le sous-module SAGE.Module No. 2, as shown diagrammatically in FIG. 1, comprises at least two sub-modules called the “SAGE” sub-module and the multi-path detection sub-module. We will now detail module n ° 2, starting with the SAGE sub-module.

Ici nous supposons que les retards inter-bandes ont déjà été estimés par le module n°4 et qu'ils sont compensés au niveau du banc de corrélateurs du 5 module n°2. Le modèle d'entrée est désormais:Here we assume that the inter-band delays have already been estimated by module no. 4 and that they are compensated for at the level of the correlator bank of the module no. 2. The entry model is now:

£-1 _£ -1 _

Χ(ψ) = ^i^-^rlWrl )ΧΎ/ ^^ΝΡΝ^,Τ^Χ (ψ) = ^ i ^ - ^ rlWrl) Χ Ύ / ^^ ΝΡΝ ^, Τ ^

1=0 avec1 = 0 with

Ψ/ = [y/ , /Y!1 1 = 1^’^rlWrlÎ et ψ = [ψθ ··· ]^+2)ΐχ1 XΨ / = [y /, / Y! 1 1 = 1 ^ '^ rlWrlÎ and ψ = [ψθ ···] ^ +2) ΐχ1 X

Les sous-espaces définis par chaque multi-trajet sont bien indépendants entre eux. On peut donc appliquer le processus itératif de l'algorithme SAGE pour estimer les paramètres (voir brevet FR 2964199). La log vraisemblance 10 (à une constante près) associée au sous-espace caché I est alors :The subspaces defined by each multi-path are well independent of each other. We can therefore apply the iterative process of the SAGE algorithm to estimate the parameters (see patent FR 2964199). The log likelihood 10 (to within a constant) associated with the hidden subspace I is then:

Αζ(ψ/) = (χζ -R(u/,vr/)xy;)iiC-1(x/ -R(u,vri)xy()Α ζ (ψ /) = (χ ζ -R (u / , v r / ) xy ; ) ii C- 1 (x / -R (u, v ri ) xy ( )

AvecX, =[χ^ι)Γ ·· l’estimation du chemin ” / issue de la E-STEP (voir algorithme SAGE brevet FR 2964199), et C la matrice de covariance associée au modèle de signal ci-dessus :With X, = [χ ^ ι) Γ ·· path estimation ”/ from E-STEP (see SAGE algorithm patent FR 2964199), and C the covariance matrix associated with the signal model above:

xbw ^^VNPNl,xb w ^^ V NPN l , τ )=C= Ληί ' τ) = C = Ληί ' ^NP ®NP NP ^ ®NP ®NP ®NP ζ(θ) ζ (θ) r/Te) r / Te) n(P.Te) n (P.te) r,(Te) r (Te) ^(0) ^ (0) η (Te) η (Te) ; ; r/Te) r / Te) ζ(0) ζ (0) r,(Te) r (Te) r.(Te) r. (Te) ζ(0) ζ (0) rt(Te)r t (Te) /(PTe) / (PTE) ... ... rt(Te)r t (Te) ζ(0) . ζ (0). P P

l/v est la matrice identité de dimension Λ/ et Onp la matrice carrée nulle de dimension NP. On note que la fonction d’autocorrélation du bruit postcorrélation n’est plus celle d’un bruit blanc mais celle du code local précorrélation. Pour finir, ^représente la puissance de bruit en sortie du banc 5 de corrélateurs observée sur chaque bande de fréquence k. Pour simplifier la fonction coût, on peut utiliser la relation quadratique entre γζβΐΛζζ), ainsi que les structures diagonales par bloc des différentes matrices. On a donc :l / v is the identity matrix of dimension Λ / and Onp the zero square matrix of dimension NP. We note that the autocorrelation function of postcorrelation noise is no longer that of white noise but that of the local precorrelation code. Finally, ^ represents the noise power at the output of the bank 5 of correlators observed on each frequency band k. To simplify the cost function, one can use the quadratic relation between γ ζ βΐΛ ζζ ), as well as the diagonal structures by block of the various matrices. So we have :

Az(TrZ,vrf) ! |R^(TrZ,vrZ)xXz (it)| tÎ σ2 Rf (Trf)vrf)xRt(rrf,vri) avec :A z (T rZ , v rf )! | R ^ (T rZ , v rZ ) xX z (it) | tÎ σ 2 Rf (T rf) v rf ) xR t (r rf , v ri ) with:

t ίγ x x exp[- 2jnvrl\ / ^N.T^ ]t ί γ x x exp [- 2jnv rl \ / ^ NT ^]

Nous allons maintenant détailler le sous-module de détection de multi-trajets (MP). La détection des multi-trajets s’obtient par un test du χ2 sur la différence entre le signal observé et l’estimation que l’on a du trajet direct, cette différence étant normalisée par la puissance de bruit post corrélation et sa covariance:We will now detail the multi-path detection (MP) sub-module. Multipath detection is obtained by a test of χ 2 on the difference between the observed signal and the estimate that we have of the direct path, this difference being normalized by the post correlation noise power and its covariance:

ΛΧ = (X - X„ («„)) C-' (X - Χ„(ψ„ ))ΛΧ = (X - X „(“ „)) C- '(X - Χ„ (ψ „))

Sous l’hypothèse HO, nous n’avons pas de multi-trajets. Dans le cas d’un canal Gaussien, AXsuit alors une loi du χ2 centrée à N*P*N\_ degrés de liberté. Sous l’hypothèse H1, des multi-trajets sont présents. ΔΧ suit alors une loi du χ2 non centrée à N*P*Ni_ degrés de liberté. A partir d’une probabilité de fausse alarme (typiquement Pfa = 10’3), nous pouvons détecter si nous sommes sous l’hypothèse HO ou H1.Under the HO hypothesis, we have no multipath. In the case of a Gaussian channel, AX then follows a law of χ 2 centered at N * P * N \ _ degrees of freedom. Under hypothesis H1, multi-paths are present. ΔΧ then follows a law of χ 2 not centered at N * P * Ni_ degrees of freedom. From a probability of false alarm (typically Pf a = 10 ' 3 ), we can detect if we are under the hypothesis HO or H1.

Nous allons maintenant détailler le module n°3 :We will now detail the module n ° 3:

Ce module contient les boucles de poursuite DLL et FPLL standard bien connues par les hommes du métier [Kaplan, Understanding GPS: principles and applications , 1 ed. Norwood, MA 02062, USA: Artech House, Inc, 1996], Ce module prend en entrée l’estimation du retard, doppler et phase relatifs entre le signal reçu et le code de référence, et sort les commandes nécessaires pour piloter les corrélations dans le module n°2.This module contains the standard DLL and FPLL tracking loops well known by those skilled in the art [Kaplan, Understanding GPS: principles and applications, 1 ed. Norwood, MA 02062, USA: Artech House, Inc, 1996], This module takes as input the estimation of the delay, Doppler and relative phase between the received signal and the reference code, and outputs the necessary commands to control the correlations in module n ° 2.

Nous allons maintenant détailler le module n°4 :We will now detail module n ° 4:

Pour estimer les retards inter-bandes, nous proposons d’utiliser /V/.-1 boucles de poursuite de type DLL, connues par l’homme du métier. La boucle n°k prend en entrée la différence entre le discriminateur sur la fréquence Li et le discriminateur sur la fréquence Lk:To estimate inter-band delays, we suggest using /V/.-1 DLL-type tracking loops, known to those skilled in the art. The loop n ° k takes as input the difference between the discriminator on the frequency Li and the discriminator on the frequency L k :

ηΛ Lk _eLt Lk où ε4 est le discriminateur normalisé sur la bande Lk. Ces discriminateurs sont bien connus par l’homme du métier. Comme les phénomènes de retard inter-bandes ont des temps de corrélation longs, nous proposons d’utiliser des boucles DLL à des ordres inférieurs à 2 et de bandes inférieures à 0.5Hz. Cependant, ces boucles ne sont pas robustes aux multi-trajets. Ainsi, nous proposons d’utiliser un détecteur de multi-trajets issu du module n°2 afin de couper la boucle en présence de MP ou de fading. Dans le cas où la boucle est coupée, nous proposons de conserver la dernière estimation jusqu’au retour d’une situation moins dégradée.ηΛ = £ L k _ e L t L k where ε 4 is the normalized discriminator on the band L k . These discriminators are well known to those skilled in the art. As the inter-band delay phenomena have long correlation times, we propose to use DLL loops with orders lower than 2 and bands lower than 0.5Hz. However, these loops are not robust to multipaths. Thus, we propose to use a multi-path detector from module n ° 2 in order to cut the loop in the presence of MP or fading. In the case where the loop is cut, we propose to keep the last estimate until the return of a less degraded situation.

Pour un dispositif de localisation comportant l'architecture décrite dans ce document, les calculs les plus longs (le module n°2) sont réalisés avec une matrice de taille réduite par rapport à une architecture conventionnelle utilisant le signal en bande de base. La taille de matrice est égale à NL XNXP, soit au nombre NL de fréquences, multiplié par le nombre N de lignes à retard, multiplié par le nombre P de corrélateurs. Pour fixer les idées, dans le cadre mono-fréquence, à performance d'estimation équivalente, nous réduisons la taille des vecteurs à traiter d'un facteur 500 par rapport à un traitement direct sur signaux non compressés par le banc de corrélateurs.For a location device comprising the architecture described in this document, the longest calculations (module no. 2) are carried out with a matrix of reduced size compared to a conventional architecture using the baseband signal. The matrix size is equal to N L X N X P, that is to say the number N L of frequencies, multiplied by the number N of delay lines, multiplied by the number P of correlators. To fix the ideas, in the single-frequency framework, with equivalent estimation performance, we reduce the size of the vectors to be processed by a factor of 500 compared to direct processing on signals not compressed by the bench of correlators.

En termes de performances, l’invention proposée permet de réduire le bruit d’un facteur par rapport à un traitement mono fréquence (traitement des bandes GALILEO E5a et E5b). De plus, l’invention proposée permet d’améliorer les performances dans le cas de faible puissance par rapport aux méthodes issues de la littérature [Musso, Maristella, Géra, Gianluca, Cattoni, Andrea, Regazzoni, Carlo S., GNSS Multifrequency Receivers in Urban Environment: Theoretical Analysis, Proceedings of the 18th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2005), Long Beach, CA, September 2005, pp. 2661-2669). En présence de multi-trajets en phase ou en opposition de phase, l’invention proposée améliore nettement les performances de réjection des multi-trajets par rapport au cas mono fréquence et par rapport aux méthodes de la littérature.In terms of performance, the proposed invention makes it possible to reduce noise by a factor compared to single frequency processing (processing of the GALILEO E5a and E5b bands). In addition, the proposed invention improves performance in the case of low power compared to methods from the literature [Musso, Maristella, Géra, Gianluca, Cattoni, Andrea, Regazzoni, Carlo S., GNSS Multifrequency Receivers in Urban Environment: Theoretical Analysis, Proceedings of the 18th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2005), Long Beach, CA, September 2005, pp. 2661-2669). In the presence of multipaths in phase or in phase opposition, the proposed invention clearly improves the rejection performance of multipaths compared to the single frequency case and compared to the methods of the literature.

L’invention s’applique aux stations sol de référence ou d’observation des constellations de satellites de navigation. Cette invention peut être 5 utilisée dans des terminaux mobiles pour améliorer la solution de navigation dans des environnements urbains, voire aéroportuaires.The invention applies to ground reference or observation stations for constellations of navigation satellites. This invention can be used in mobile terminals to improve the navigation solution in urban or even airport environments.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de localisation comportant un système de réception multifréquence d'au moins deux signaux de radiolocalisation de fréquences différentes (L1, L2) et un moyen de traitement des signaux (pP) apte à mettre en œuvre un algorithme d’estimation du maximum de vraisemblance, caractérisé en ce que le signal de chaque fréquence (L1, L2) est connecté à au moins deux lignes de traitement des signaux, chaque ligne de traitement comportant un corrélateur (C11, C12) et étant agencée de sorte que le moyen de traitement des signaux (μΡ) calcule les paramètres de signal utile et de signal multi-trajet à partir des signaux issus des lignes de traitement.1. Locating device comprising a multifrequency reception system of at least two radiolocation signals of different frequencies (L1, L2) and a signal processing means (pP) capable of implementing an algorithm for estimating the maximum of likelihood, characterized in that the signal of each frequency (L1, L2) is connected to at least two signal processing lines, each processing line comprising a correlator (C11, C12) and being arranged so that the processing means of signals (μΡ) calculates the parameters of useful signal and multi-path signal from signals from the processing lines. 2. Dispositif de localisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que des décalages temporels entre les différentes fréquences sont corrigés par un module n°4.2. Locating device according to claim 1, characterized in that time offsets between the different frequencies are corrected by a module No. 4. 3. Dispositif de localisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ligne de traitement comporte également une ligne de retard (R11m) connectée par une première extrémité à la sortie du corrélateur (C11) et par une seconde extrémité à une entrée du moyen de traitement des signaux (μΡ), le retard introduit correspondant à un multiple d’une durée d’intégration des corrélateurs.3. Locating device according to claim 1, characterized in that each processing line also comprises a delay line (R11m) connected by a first end to the output of the correlator (C11) and by a second end to an input of the means signal processing (μΡ), the delay introduced corresponding to a multiple of an integration time of the correlators. 4. Dispositif de localisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un premier corrélateur (C11) d’une première ligne de traitement est espacé d’une fraction de la période symbole d’un code local par rapport à un second corrélateur (C12) d’une seconde ligne de traitement.4. Locating device according to claim 1, characterized in that a first correlator (C11) of a first processing line is spaced by a fraction of the symbol period of a local code with respect to a second correlator ( C12) of a second processing line. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’algorithme d’estimation du maximum de vraisemblance est de type SAGE.5. Device according to claim 1, characterized in that the algorithm for estimating the maximum likelihood is of SAGE type. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits paramètres sont le retard et la fréquence doppler.6. Device according to claim 1, characterized in that said parameters are the delay and the doppler frequency. 7. Procédé d’estimation des paramètres de signal utile et de signal multi-trajet originaires d’un signal de radiolocalisation émis par un satellite au moyen d’un dispositif de localisation permettant la réception d'au moins deux signaux de fréquences différentes, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :7. Method for estimating useful signal and multi-path signal parameters originating from a radiolocation signal emitted by a satellite by means of a location device allowing the reception of at least two signals of different frequencies, characterized in that it comprises the following stages: a) Une première étape de mesure du signal de radiolocalisation sur les dites fréquences,a) A first step of measuring the radiolocation signal on said frequencies, b) Une seconde étape de corrélation avec un code local du signal reçu sur les dites fréquences au moyen de corrélateurs,b) A second step of correlation with a local code of the signal received on said frequencies by means of correlators, c) Une troisième étape de construction de l’évolution temporelle des sorties des corrélateurs par concaténation des données successivement produites à la seconde étape,c) A third stage of construction of the temporal evolution of the outputs of the correlators by concatenation of the data successively produced in the second stage, d) Une quatrième étape de construction de la fonction d’inter corrélation du signal, en retard et en temps par concaténation des données produites à la troisième étape,d) A fourth stage of construction of the signal inter-correlation function, late and in time by concatenating the data produced in the third stage, e) Une cinquième étape de construction d’une fonction d’inter corrélation de référence de paramètres connus en retard et en temps.e) A fifth step in the construction of a reference correlation function of known parameters late and in time. f) Une cinquième étape d’estimation des paramètres de signal utile et de signal multi-trajet au moyen d’un algorithme de maximum de vraisemblance appliqué au signal multifréquences par comparaison de la fonction d’inter corrélation construite à partir du signal mesuré et de la fonction d’inter corrélation de référence.f) A fifth step of estimating the useful signal and multi-path signal parameters by means of a maximum likelihood algorithm applied to the multi-frequency signal by comparison of the inter-correlation function constructed from the measured signal and of the reference intercorrelation function.
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