CA2315899A1 - Station emettrice de signaux de correction vers un recepteur de navigation - Google Patents
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Abstract
L'invention est relative à une station émettrice de signaux de correction vers un récepteur de navigation de type différentiel qui détermine la position d'un mobile à partir de la mesure de distances séparant le mobile d'au moins trois satellites ou balises. Chaque mesure est corrigée par un signal de correction, émis par la station, qui représente la différence entre la distance, mesurée à la station, de cette station au satellite concerné et la valeur réelle de cette même distance. La station comporte, pour la mesure des distances aux satellites, au moins deux équipements de réception disposés de façon à minimiser la probabilité que ces deux équipements reçoivent simultanément des signaux affectés de multi-trajets. Chaque équipement de réception (10, 12, 14) comporte un récepteur de navigation (201, 202, 203), par exemple du type différentiel, destiné à fournir un signal représentant la position mesurée de cet équipement, et la station comprend un moyen (16) pour comparer à un seuil la distance séparant la position mesurée de chaque équipement à la position réelle de cet équipement et pour commander l'émission des signaux de correction en fonction du résultat des comparaisons. Le seuil tient compte de l'importance accordée à chaque direction.
Description
2 PCT/FR98/02852 STATION EL~TTRICE DE SIGi~rmC DE CORRECTION VERS UN RECEPTEUR DE
NAVIGATION
L'invention est relative à une station d'émission de signaux de correction vers un mobile équipé d'un récepteur de détermination de position de type différentiel.
Les systèmes de positionnement, notamment pour la navigation de mobiles terrestres, aériens ou maritimes, font appel, en général, à une constellation de satellites ou balises émettant des signaux qui permettent à un utilisateur de déterminer, en temps réel, sa position et, éventuellement, sa vitesse.
Le systëme de positionnement le plus courant est le système GPS ("Global Positioning System") auquel on fera princi-palement rêférence ci-après sans que l'invention soit limitée à
cette application.
Le récepteur GPS de l'utilisateur calcule la distance qui le sépare d'au moins quatre satellites émettant des messages à des instants connus, ces instants d'émission étant inclus dans le message émis par chaque satellite. La distance du récepteur à
chaque satellite est déterminée par le produit de la vitesse de la lumière par la durée mise par le signal pour parcourir cette distance. Cette durée est égale à la différence entre l' instant de réception et l'instant d'émission. La vitesse est déterminée par effet Doppler, c'est-â-dire grâce à la mesure de l'écart entre la fréquence reçue et la fréquence d'émission de la por-teuse du signal GPS.
La précision des mesures de position obtenues avec un récepteur GPS est limitée par le bruit affectant les mesures de distances aux différents satellites en raison, d'une part, de retards de propâgation, et, d'autre part, surtout, d'un brouil lage volontaire. Ainsi, la précision sur la position est de 100 mètres dans un plan horizontal et de 150 mètres en direction verticale. Cette précision est, en général, insuffisante, notamment quand il s' agit de guider un mobile tel qu' un aéronef en procédure d'atterrissage ou un véhicule terrestre, par exemple sur route.
Mais les bruits affectant les mesures sont des bruits observables et de faible dynamique qui peuvent être corrigés.
C'est pourquoi on utilise un système GPS différentiel faisant appel à une station fixe, notamment au sol, émettant des signaux de correction vers l'utilisateur.
Un tel système différentiel tire avantage du fait d'une part, que la position de la station fixe est connue avec précision et, d'autre part, que, à chaque instant, la distance de la station fixe à chaque satellite est également connue avec précision. La station au sol, proche du mobile est équipée d'un récepteur spécialisé comportant des éléments lui permettant .
- la mesure des distances de cette station à chaque satellite à partir des informations contenues dans les signaux qu'il reçoit des satellites comme le fait un récepteur GPS de mobile, - le calcul des distances exactes de la station à
chaque satellite à partir de la connaissance que l'on a des positions de la station et des satellites, et - le calcul des différences existant entre les distances exactes et les distances mesurées, et d'un émetteur radioélectrique lui permettant de communiquer avec les récepteurs GPS des mobiles se déplaçant à proximité.
NAVIGATION
L'invention est relative à une station d'émission de signaux de correction vers un mobile équipé d'un récepteur de détermination de position de type différentiel.
Les systèmes de positionnement, notamment pour la navigation de mobiles terrestres, aériens ou maritimes, font appel, en général, à une constellation de satellites ou balises émettant des signaux qui permettent à un utilisateur de déterminer, en temps réel, sa position et, éventuellement, sa vitesse.
Le systëme de positionnement le plus courant est le système GPS ("Global Positioning System") auquel on fera princi-palement rêférence ci-après sans que l'invention soit limitée à
cette application.
Le récepteur GPS de l'utilisateur calcule la distance qui le sépare d'au moins quatre satellites émettant des messages à des instants connus, ces instants d'émission étant inclus dans le message émis par chaque satellite. La distance du récepteur à
chaque satellite est déterminée par le produit de la vitesse de la lumière par la durée mise par le signal pour parcourir cette distance. Cette durée est égale à la différence entre l' instant de réception et l'instant d'émission. La vitesse est déterminée par effet Doppler, c'est-â-dire grâce à la mesure de l'écart entre la fréquence reçue et la fréquence d'émission de la por-teuse du signal GPS.
La précision des mesures de position obtenues avec un récepteur GPS est limitée par le bruit affectant les mesures de distances aux différents satellites en raison, d'une part, de retards de propâgation, et, d'autre part, surtout, d'un brouil lage volontaire. Ainsi, la précision sur la position est de 100 mètres dans un plan horizontal et de 150 mètres en direction verticale. Cette précision est, en général, insuffisante, notamment quand il s' agit de guider un mobile tel qu' un aéronef en procédure d'atterrissage ou un véhicule terrestre, par exemple sur route.
Mais les bruits affectant les mesures sont des bruits observables et de faible dynamique qui peuvent être corrigés.
C'est pourquoi on utilise un système GPS différentiel faisant appel à une station fixe, notamment au sol, émettant des signaux de correction vers l'utilisateur.
Un tel système différentiel tire avantage du fait d'une part, que la position de la station fixe est connue avec précision et, d'autre part, que, à chaque instant, la distance de la station fixe à chaque satellite est également connue avec précision. La station au sol, proche du mobile est équipée d'un récepteur spécialisé comportant des éléments lui permettant .
- la mesure des distances de cette station à chaque satellite à partir des informations contenues dans les signaux qu'il reçoit des satellites comme le fait un récepteur GPS de mobile, - le calcul des distances exactes de la station à
chaque satellite à partir de la connaissance que l'on a des positions de la station et des satellites, et - le calcul des différences existant entre les distances exactes et les distances mesurées, et d'un émetteur radioélectrique lui permettant de communiquer avec les récepteurs GPS des mobiles se déplaçant à proximité.
3 Cette station émet, vers le mobile, un signal correcteur qui est constitué, pour chaque satellite, par la différence entre la distance connue et la distance mesurée. Le récepteur différentiel du cr~bile peut ainsi corriger, pour chaque satellite, les mesures qu'il effectue en ajoutant à chaque mesure la correction qui lui a été transmise.
Avec ces corrections, la précision de positionnement d'un mobile est d'environ 2 mètres en direction horizontale et de 3 mètres en direction verticale.
Dans une station au sol, la réception peut cependant être perturbée par des bruits supplémentaires qui ne sont pas obsezvables par un moyen de mesure unique. Ces bruits sont attribuables aux multi-trajets, c'est-à-dire à des réflexions du signal reçu (provenant du satellite). En effet, le signal reçu peut se réfléchir sur le sol, sur le relief ou sur des immeubles. C'est pourquoi une station au sol comporte, en général, plusieurs récepteurs spécialisés et des moyens pour identifier la (ou les) rêception(s) affectées) de multi-trajet(s). L'identification de la réception défectueuse est obtenue grâce à une comparaison entre les signaux de correction fournis par les divers récepteurs spécialisés. Ces derniers sont, bien entendu, disposés en des emplacements choisis pour minimiser la probabilité que ces récepteurs soient affectés simultanément d'erreurs de multi-trajets.
L'identification des récepteurs recevant des signaux affectés de multi-trajets s'appuie sur le fait que, les récep-teurs au sol étant à proximité les uns des autres, en l'absence de multi-trajets, les corrections fournies par chaque récepteur sont les mêmes et que si l'un des récepteurs reçoit un signal "multi-trajet", la correction calculée par ce récepteur est dif-férente des corrections calculées par les autres récepteurs, non affectés d'erreurs de multi-trajet.
Les corrections calculées par les récepteurs sont donc comparées deux à deux et si la différence entre deux corrections dépasse un. seuil prédéterminé, aucune des deux corrections cor
Avec ces corrections, la précision de positionnement d'un mobile est d'environ 2 mètres en direction horizontale et de 3 mètres en direction verticale.
Dans une station au sol, la réception peut cependant être perturbée par des bruits supplémentaires qui ne sont pas obsezvables par un moyen de mesure unique. Ces bruits sont attribuables aux multi-trajets, c'est-à-dire à des réflexions du signal reçu (provenant du satellite). En effet, le signal reçu peut se réfléchir sur le sol, sur le relief ou sur des immeubles. C'est pourquoi une station au sol comporte, en général, plusieurs récepteurs spécialisés et des moyens pour identifier la (ou les) rêception(s) affectées) de multi-trajet(s). L'identification de la réception défectueuse est obtenue grâce à une comparaison entre les signaux de correction fournis par les divers récepteurs spécialisés. Ces derniers sont, bien entendu, disposés en des emplacements choisis pour minimiser la probabilité que ces récepteurs soient affectés simultanément d'erreurs de multi-trajets.
L'identification des récepteurs recevant des signaux affectés de multi-trajets s'appuie sur le fait que, les récep-teurs au sol étant à proximité les uns des autres, en l'absence de multi-trajets, les corrections fournies par chaque récepteur sont les mêmes et que si l'un des récepteurs reçoit un signal "multi-trajet", la correction calculée par ce récepteur est dif-férente des corrections calculées par les autres récepteurs, non affectés d'erreurs de multi-trajet.
Les corrections calculées par les récepteurs sont donc comparées deux à deux et si la différence entre deux corrections dépasse un. seuil prédéterminé, aucune des deux corrections cor
4 respondantes n'est transmise. Par contre, si la différence entre les corrections ne dépasse pas le seuil, la correction transmise au mobile est l'une des corrections ou la moyenne des corrections mesurées.
Ce type d'identification des multi-trajets est diffi-cile à ajuster. En particulier, la détermination du seuil est le résultat d'un compromis entre des exigences contradictoires . si le seuil est trop élevé, les corrections envoyées au mobile ne seront pas toujours correctes, et si le seuil est d'un niveau trop faible, la station risquera d'éliminer trop souvent l'émis-sion de signaux de correction envoyés vers le mobile. En outre, les comparaisons entre corrections sont toutes effectuées par rapport au même seuil, c'est-à-dire que toutes les directions sont affectées du même poids, alors que certaines pourraient nécessiter une prêcision supérieure à d'autres. Par "direction", on entend ici 1a direction de la droite joignant la station à un satellite.
Jusqu'à présent, on a tenté d'affiner le critère de comparaison à l'aide d'études statistiques de plus en plus complexes.
On peut songer, pour s'assurer de la fiabilité du signal de correction émis par une station au sol, à équiper cette station au sol d'un récepteur de navigation différentiel du même type que celui d'un mobile. Ce récepteur de navigation placé au sol en une position connue et recevant, en plus des signaux de la constellation de satellites, les signaux de correction délivrés par la station au sol doit délivrer, lorsque la station au sol fonctionne correctement, une estimation assez précise de sa position. La surveillance de la précision de cette estimation de position, qui peut se faire en comparant â un seuil la distance existant entre la position estimée et la position réelle peut servir à déclencher une alarme et à
interdire à la station au sol d'émettre ses corrections en cas de dépassement du seuil. Cependant, on aboutit à une mise hors service de la station au sol alors qu'elle peut n'avoir qu'un seul récepteur spécialisé affecté par un phénomène de multi-trajet et disposer avec ses autres récepteurs spécialisés de jeux de corrections valables qui auraient pu être émises. En d'autres termes, cette mesure de précaution ne permet pas
Ce type d'identification des multi-trajets est diffi-cile à ajuster. En particulier, la détermination du seuil est le résultat d'un compromis entre des exigences contradictoires . si le seuil est trop élevé, les corrections envoyées au mobile ne seront pas toujours correctes, et si le seuil est d'un niveau trop faible, la station risquera d'éliminer trop souvent l'émis-sion de signaux de correction envoyés vers le mobile. En outre, les comparaisons entre corrections sont toutes effectuées par rapport au même seuil, c'est-à-dire que toutes les directions sont affectées du même poids, alors que certaines pourraient nécessiter une prêcision supérieure à d'autres. Par "direction", on entend ici 1a direction de la droite joignant la station à un satellite.
Jusqu'à présent, on a tenté d'affiner le critère de comparaison à l'aide d'études statistiques de plus en plus complexes.
On peut songer, pour s'assurer de la fiabilité du signal de correction émis par une station au sol, à équiper cette station au sol d'un récepteur de navigation différentiel du même type que celui d'un mobile. Ce récepteur de navigation placé au sol en une position connue et recevant, en plus des signaux de la constellation de satellites, les signaux de correction délivrés par la station au sol doit délivrer, lorsque la station au sol fonctionne correctement, une estimation assez précise de sa position. La surveillance de la précision de cette estimation de position, qui peut se faire en comparant â un seuil la distance existant entre la position estimée et la position réelle peut servir à déclencher une alarme et à
interdire à la station au sol d'émettre ses corrections en cas de dépassement du seuil. Cependant, on aboutit à une mise hors service de la station au sol alors qu'elle peut n'avoir qu'un seul récepteur spécialisé affecté par un phénomène de multi-trajet et disposer avec ses autres récepteurs spécialisés de jeux de corrections valables qui auraient pu être émises. En d'autres termes, cette mesure de précaution ne permet pas
5 d'identifier la ou les corrections défectueuses dont la mise à
l'écart permettrait d'assurer la continuité du service de la station au sol.
L'invention - a pour but de remédier à ces inconvénients.
Elle a pour objet une station au sol émettrice ~de signaux de correction pour récepteurs de navigation par satellites comportant .
- au moins deux équipements de réception localisés dans des emplacements géographiques différents choisis de manière à minimiser la probabilité que ces deux équipements de réception reçoivent simultanément des signaux affectês de multi trajets et pourvus chacun de moyens d'estimation de distance délivrant â partir des signaux provenant des satellites de navigation, des estimations des distances les séparant des satellites de navigation, - des moyens de détermination des signaux de correction comparant les jeux d'estimations de distance fournis par les équipements de réception et les distances exactes séparant les équipements de réception des satellites de navigation déduites de la connaissance des localisations géographiques des équipements de réception et de la connaissance des positions des satellites de navigation sur leurs orbites, et tirant de ces comparaison les signaux de correction, et - des moyens d'émission pour communiquer lesdits signaux de correction aux récepteurs de navigation des mobiles évoluant dans le voisinage de la station.
Cette station est remarquable en ce qu'elle comporte en outre - au niveau de chacun de ses équipements de réception, des moyens de localisation délivrant une estimation de position
l'écart permettrait d'assurer la continuité du service de la station au sol.
L'invention - a pour but de remédier à ces inconvénients.
Elle a pour objet une station au sol émettrice ~de signaux de correction pour récepteurs de navigation par satellites comportant .
- au moins deux équipements de réception localisés dans des emplacements géographiques différents choisis de manière à minimiser la probabilité que ces deux équipements de réception reçoivent simultanément des signaux affectês de multi trajets et pourvus chacun de moyens d'estimation de distance délivrant â partir des signaux provenant des satellites de navigation, des estimations des distances les séparant des satellites de navigation, - des moyens de détermination des signaux de correction comparant les jeux d'estimations de distance fournis par les équipements de réception et les distances exactes séparant les équipements de réception des satellites de navigation déduites de la connaissance des localisations géographiques des équipements de réception et de la connaissance des positions des satellites de navigation sur leurs orbites, et tirant de ces comparaison les signaux de correction, et - des moyens d'émission pour communiquer lesdits signaux de correction aux récepteurs de navigation des mobiles évoluant dans le voisinage de la station.
Cette station est remarquable en ce qu'elle comporte en outre - au niveau de chacun de ses équipements de réception, des moyens de localisation délivrant une estimation de position
6 géographique à partir des estimations de distance par rapport aux satellites de navigation fournies par les moyens d'estimation de distance, lesdits yens de localisation constituant avec les moyens d'estimation de distance un récepteur de navigation, - des moyens d'identification d'un équipement de réception affecté par des phénomènes de multi-trajets opérant en comparant à un seuil la distance séparant l'estimation de position géographique fournie par chaque équipement de réception avec sa position géographique connue, et - des moyens de sélection pour rejeter les jeux d'estimations de distance par rapport aux satellites de navigation délivrés par les équipements de réception repérés par les moyens d'identification comme fournissant une estimation de position trop éloignée de leur position réelle.
Ainsi, pour identifier les multi-trajets, le paramètre utilisé est un écart de position géographique et non un paramètre qui ne tient pas compte de la direction. Dans ces conditions, le seuil tient naturellement compte de l'importance accordée à chaque direction.
Les rejets de corrections seront donc moins fréquents que dans les systèmes connus sans que soit altérêe la fiabilité
des corrections.
Par ailleurs, la station selon l'invention est peu sensible aux défauts de synchronisme entre les bases de temps des rêcepteurs contrairement aux stations connues, car elle ne nécessite pas de comparaison entre des données, nécessairement synchronisées, fournies par deux récepteurs.
De préférence, les récepteurs de navigation qui déter minent la position sont des récepteurs de navigation de type différentiel du genre de ceux qui sont habituellement utilisés dans les mobiles. De cette manière, le coût de chaque récepteur peut être faible car il est fabriqué en grande série pour les mobiles. On peut aussi observer que, bien que le récepteur de la station au sol confo~ne à l'invention effectue des opérations
Ainsi, pour identifier les multi-trajets, le paramètre utilisé est un écart de position géographique et non un paramètre qui ne tient pas compte de la direction. Dans ces conditions, le seuil tient naturellement compte de l'importance accordée à chaque direction.
Les rejets de corrections seront donc moins fréquents que dans les systèmes connus sans que soit altérêe la fiabilité
des corrections.
Par ailleurs, la station selon l'invention est peu sensible aux défauts de synchronisme entre les bases de temps des rêcepteurs contrairement aux stations connues, car elle ne nécessite pas de comparaison entre des données, nécessairement synchronisées, fournies par deux récepteurs.
De préférence, les récepteurs de navigation qui déter minent la position sont des récepteurs de navigation de type différentiel du genre de ceux qui sont habituellement utilisés dans les mobiles. De cette manière, le coût de chaque récepteur peut être faible car il est fabriqué en grande série pour les mobiles. On peut aussi observer que, bien que le récepteur de la station au sol confo~ne à l'invention effectue des opérations
7 plus complexes que les récepteurs habituellement utilisés dans de telles stations, son coût est malgré~tout réduit, en raison de cette possibilité de fabrication en grandes séries.
Quand on fait appel à un tel récepteur de navigation de type différentiel, les corrections reçues par chaque récepteur sont des corrections qui proviennent d'un autre récepteur appartenant â un autre équipement de réception de la mémè station au sol. I1 n'est ainsi pas nécessaire de prévoir des récepteurs spécialisés pour effectuer les corrections.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels la figure unique est un schéma d'une station au sol pour système différentiel GPS conforme à
l'invention.
Dans l'exemple représenté sur la figure unique, la station au sol comporte trois équipements de réception, respectivement 10, 12 et 14, et un ensemble 16 de traitement et d'émission.
L'ensemble 16 reçoit les signaux fournis par les équi-pements de réception 10, 12 et 14 et, à partir de ces signaux, détermine les signaux de corrections à transmettre vers le mobile êquipé d'un récepteur de navigation différentiel (non représenté). De façon classique, la transmission de la station vers le mobile est effectuée par voie hertzienne dans la bande VHF.
Les équipements de réception 10, 12, 14 sont identiques entre eux. Ils sont disposés en des emplacements proches les uns des autres. Ces emplacements sont sélectionnés de façon telle que les équipements ne puissent tous être simultanément soumis à une perturbation de multi-trajets.
Les équipements 10, 12 et 14 étant identiques entre eux, on se contentera de décrire 1 ' un d' eux, à savoir celui de réfêrence 10.
Quand on fait appel à un tel récepteur de navigation de type différentiel, les corrections reçues par chaque récepteur sont des corrections qui proviennent d'un autre récepteur appartenant â un autre équipement de réception de la mémè station au sol. I1 n'est ainsi pas nécessaire de prévoir des récepteurs spécialisés pour effectuer les corrections.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels la figure unique est un schéma d'une station au sol pour système différentiel GPS conforme à
l'invention.
Dans l'exemple représenté sur la figure unique, la station au sol comporte trois équipements de réception, respectivement 10, 12 et 14, et un ensemble 16 de traitement et d'émission.
L'ensemble 16 reçoit les signaux fournis par les équi-pements de réception 10, 12 et 14 et, à partir de ces signaux, détermine les signaux de corrections à transmettre vers le mobile êquipé d'un récepteur de navigation différentiel (non représenté). De façon classique, la transmission de la station vers le mobile est effectuée par voie hertzienne dans la bande VHF.
Les équipements de réception 10, 12, 14 sont identiques entre eux. Ils sont disposés en des emplacements proches les uns des autres. Ces emplacements sont sélectionnés de façon telle que les équipements ne puissent tous être simultanément soumis à une perturbation de multi-trajets.
Les équipements 10, 12 et 14 étant identiques entre eux, on se contentera de décrire 1 ' un d' eux, à savoir celui de réfêrence 10.
8 L'équipement 10 comporte, d'une part, un récepteur de navigation 201 de type différentiel et, d'autre part, un circuit 221 de calcul des corrections.
Le récepteur 201 est pratiquement identique à un récepteur classique qu'on installe habituellement à l'intérieur d'un mobile. I1 comporte ainsi une entrée 241 pour un signal de correction et une sortie 261 délivrant, en succession, les mesures brutes des durées (mesurées. par ce récepteur, sans prise en compte de signal de correction) de parcours des signaux de chaque satellite vers ce récepteur. La mesure brute d' une durée de parcours consiste à déterminer l'instant d'émission du signal par le satellite - cet instant étant transmis par le satellite (c'est-à-dire contenu dans le signal transmis) - et à le retrancher de l'instant de réception.
Le circuit 221 de calcul de correction reçoit, par ailleurs, sur une entrée 301, une information' représentant le temps mis par un signal se déplaçant à la vitesse de la lumière pour parcourir la distance séparant le satellite du récepteur au sol. Ce temps ne constitue pas le résultat d'une mesure mais il est fourni par un ordinateur central (non montré) ayant en mémoire l'évolution des positions de chaque satellite en fonction du temps. Hien entendu, les données fournies sur l'entrée 301 du circuit 221 et sur l'entrée 281 (connectée à la sortie 261 du récepteur 201) sont en synchronisme et correspondent, à chaque instant, au même satellite.
Le circuit 221 établit la différence entre le temps appliqué sur l'entrée 301 et le temps appliqué sur l'entrée 281 et fournit sur sa sortie 321 le signal de différence qui consti-tue un signal de correction. Ce signal est transmis, d'une part, au circuit 16 et, d'autre part, à l'entrée 242 du récepteur 202 de l'équipement de réception 12.
L'entrée 241 du récepteur 201 est reliée à la sortie 323 du circuit de correction 223 de l'équipement 14. Elle permet au récepteur 201 de recevoir un signal de correction qu'il utilise pour corriger les mesures brutes de durêes de parcours
Le récepteur 201 est pratiquement identique à un récepteur classique qu'on installe habituellement à l'intérieur d'un mobile. I1 comporte ainsi une entrée 241 pour un signal de correction et une sortie 261 délivrant, en succession, les mesures brutes des durées (mesurées. par ce récepteur, sans prise en compte de signal de correction) de parcours des signaux de chaque satellite vers ce récepteur. La mesure brute d' une durée de parcours consiste à déterminer l'instant d'émission du signal par le satellite - cet instant étant transmis par le satellite (c'est-à-dire contenu dans le signal transmis) - et à le retrancher de l'instant de réception.
Le circuit 221 de calcul de correction reçoit, par ailleurs, sur une entrée 301, une information' représentant le temps mis par un signal se déplaçant à la vitesse de la lumière pour parcourir la distance séparant le satellite du récepteur au sol. Ce temps ne constitue pas le résultat d'une mesure mais il est fourni par un ordinateur central (non montré) ayant en mémoire l'évolution des positions de chaque satellite en fonction du temps. Hien entendu, les données fournies sur l'entrée 301 du circuit 221 et sur l'entrée 281 (connectée à la sortie 261 du récepteur 201) sont en synchronisme et correspondent, à chaque instant, au même satellite.
Le circuit 221 établit la différence entre le temps appliqué sur l'entrée 301 et le temps appliqué sur l'entrée 281 et fournit sur sa sortie 321 le signal de différence qui consti-tue un signal de correction. Ce signal est transmis, d'une part, au circuit 16 et, d'autre part, à l'entrée 242 du récepteur 202 de l'équipement de réception 12.
L'entrée 241 du récepteur 201 est reliée à la sortie 323 du circuit de correction 223 de l'équipement 14. Elle permet au récepteur 201 de recevoir un signal de correction qu'il utilise pour corriger les mesures brutes de durêes de parcours
9 avant de les utiliser, de façon connue en soi, pour des opérations de triangulation en vue d'une estimation de position géographique qu'il délivre sur sa sortie 341. La précision de cette estimation de position est de l'ordre de 2 mêtres dans le plan horizontal et de 3 mètres dans le plan vertical.
De façon analogue, la sortie 322 du circuit de correc-tion 222 de l'équipement 12 est reliée à l'entrée de correction 243 du récepteur 203 de l'équipement 14.
Le circuit de traitement 16 comporte en mémoire la position géographique de chaque récepteur. Ce circuit de traitement 16 détermine, pour chaque récepteur 10, 12, 14, la distance DPi.séparant la position mesurée de la position réelle.
Ce circuit 16 compare ces distances (ou écarts) DPi à un seuil e. Si tous les écarts DP1, DP2 et DP3 sont infêrieurs au seuil, le circuit de traitement 16 commande l'émission de signaux de correction (un signal de correction par direction) vers le récepteur de navigation d'un mobile. Chaque signal de correction est égal à la moyenne, par exemple arithmétique, des signaux de correction fournis, pour. la même direction, par chacun des circuits 221, 222 et 223. En variante, le signal de correction émis vers le mobile est l'une des trois corrections.
Bien entendu, les signaux de correction sont émis en séquence et correspondent, à chaque instant, à la correction à
effectuer dans la direction d'un satellite déterminé.
Si l'un des récepteurs, par exemple le récepteur 202, reçoit un signal affecté de multi-trajets, alors que les deux autres récepteurs reçoivent correctement les signaux, l'écart DP2 est supérieur au seuil e et le signal de correction sur la sortie 322 est excessif, ce qui entraîne une mesure inexacte effectuée par le récepteur 203. Dans ces conditions, l'écart de position DP3 est également supérieur au seuil. Par contre, le récepteur 203 effectue une mesure correcte. I1 en résulte que le signal de correction fourni sur la sortie 323 présente une valeur correcte. Par conséquent, le signal de position fourni sur la sortie 341 du récepteur 201 est correct et, ainsi, 1'êcart DP1 est inférieur au seuil e.
Ainsi, seul le récepteur 201 fournit un signal de position correct, c'est-à-dire correspondant à une position 5 mesurée qui est séparée de la position réelle d'une distance inférieure au seuil e.
On comprend qu'un récepteur fournissant une mesure correcte fournit obligatoirement un signal de correction correct et le signal de correction qu'il reçoit est également correct.
De façon analogue, la sortie 322 du circuit de correc-tion 222 de l'équipement 12 est reliée à l'entrée de correction 243 du récepteur 203 de l'équipement 14.
Le circuit de traitement 16 comporte en mémoire la position géographique de chaque récepteur. Ce circuit de traitement 16 détermine, pour chaque récepteur 10, 12, 14, la distance DPi.séparant la position mesurée de la position réelle.
Ce circuit 16 compare ces distances (ou écarts) DPi à un seuil e. Si tous les écarts DP1, DP2 et DP3 sont infêrieurs au seuil, le circuit de traitement 16 commande l'émission de signaux de correction (un signal de correction par direction) vers le récepteur de navigation d'un mobile. Chaque signal de correction est égal à la moyenne, par exemple arithmétique, des signaux de correction fournis, pour. la même direction, par chacun des circuits 221, 222 et 223. En variante, le signal de correction émis vers le mobile est l'une des trois corrections.
Bien entendu, les signaux de correction sont émis en séquence et correspondent, à chaque instant, à la correction à
effectuer dans la direction d'un satellite déterminé.
Si l'un des récepteurs, par exemple le récepteur 202, reçoit un signal affecté de multi-trajets, alors que les deux autres récepteurs reçoivent correctement les signaux, l'écart DP2 est supérieur au seuil e et le signal de correction sur la sortie 322 est excessif, ce qui entraîne une mesure inexacte effectuée par le récepteur 203. Dans ces conditions, l'écart de position DP3 est également supérieur au seuil. Par contre, le récepteur 203 effectue une mesure correcte. I1 en résulte que le signal de correction fourni sur la sortie 323 présente une valeur correcte. Par conséquent, le signal de position fourni sur la sortie 341 du récepteur 201 est correct et, ainsi, 1'êcart DP1 est inférieur au seuil e.
Ainsi, seul le récepteur 201 fournit un signal de position correct, c'est-à-dire correspondant à une position 5 mesurée qui est séparée de la position réelle d'une distance inférieure au seuil e.
On comprend qu'un récepteur fournissant une mesure correcte fournit obligatoirement un signal de correction correct et le signal de correction qu'il reçoit est également correct.
10 Dans ces conditions, le circuit de traitement 16 com-mande l'émission vers le mobile d'un signal de correction correspondant soit à la moyenne des signaux de correction sur les sorties 321 et 323 soit à l'un de ces deux signaux.
Si tous les récepteurs reçoivent des signaux affectés de multi-trajets, les trois signaux DPi seront supérieurs au seuil. Dans ce cas, le circuit 16 interdit l'émission d'un signal de correction vers le mobile.
Si le circuit de traitement 16 détecte qu'un seul écart de position DPi, par exemple DP2, dépasse le seuil, alors que les deux autres écarts DP1 et DP3 sont inférieurs au seuil e, ce circuit 16 émet seulement la correction provenant du circuit 223 car le fait que la position mesurée par l'équipement 12 s'écarte trop de la position réelle signifie que le signal de correction émis sur la sortie 322 est inexact ou que le signal de correction reçu sur l'entrée 242 est inexact.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à une sta tion au sol comportant trois équipements de réception. Elle peut en comporter davantage . Dans ce cas , les périodes pendant les quelles aucun signal de correction n'est ëmis vers le mobile pourront être moins fréquentes.
On peut également utiliser deux équipements de récep-tions au lieu de trois. Mais, dans ce cas, les périodes de blo-cage, c'est-à-dire de défaut d'émission de signaux de correction, risqueront d'être plus fréquentes qu'avec trois équipements de réception comme décrit ci-dessus.
Si tous les récepteurs reçoivent des signaux affectés de multi-trajets, les trois signaux DPi seront supérieurs au seuil. Dans ce cas, le circuit 16 interdit l'émission d'un signal de correction vers le mobile.
Si le circuit de traitement 16 détecte qu'un seul écart de position DPi, par exemple DP2, dépasse le seuil, alors que les deux autres écarts DP1 et DP3 sont inférieurs au seuil e, ce circuit 16 émet seulement la correction provenant du circuit 223 car le fait que la position mesurée par l'équipement 12 s'écarte trop de la position réelle signifie que le signal de correction émis sur la sortie 322 est inexact ou que le signal de correction reçu sur l'entrée 242 est inexact.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à une sta tion au sol comportant trois équipements de réception. Elle peut en comporter davantage . Dans ce cas , les périodes pendant les quelles aucun signal de correction n'est ëmis vers le mobile pourront être moins fréquentes.
On peut également utiliser deux équipements de récep-tions au lieu de trois. Mais, dans ce cas, les périodes de blo-cage, c'est-à-dire de défaut d'émission de signaux de correction, risqueront d'être plus fréquentes qu'avec trois équipements de réception comme décrit ci-dessus.
11 Le système selon l'invention permet ainsi une dis-crimination des multi-trajets qui s'affranchit des défauts de synchronisme entre récepteurs car, contrairement aux systèmes antérieurement connus, on ne fait pas appel à une comparaison synchrone des corrections dans chaque direction. En outre, le critêre de discrimination est lié à la précision voulue et non à
la précision dans chaque direction. Autrement dit, par rapport à
un système classique, l'invention présentera des périodes de blocage moins fréquentes.
la précision dans chaque direction. Autrement dit, par rapport à
un système classique, l'invention présentera des périodes de blocage moins fréquentes.
Claims (10)
1. Station émettrice de signaux de correction vers un récepteur de navigation de type différentiel qui détermine la position d'un mobile à partir de la mesure des distances séparant le mobile d'au moins trois satellites ou balises, chaque mesure étant corrigée par un signal de correction, émis par la station, qui représente la différence entre la distance, mesurée à la station, de cette station au satellite concerné et la valeur réelle de cette même distance, ladite station comportant :
- au moins deux équipements de réception (10, 12, 14) localisés dans des emplacements géographiques différents choisis de manière à minimiser la probabilité que ces deux équipements de réception reçoivent simultanément des signaux affectés de multi-trajets, et pourvus chacun de moyens d'estimation de distance délivrant à partir des signaux provenant des satellites de navigation, des estimations des distances les séparant des satellites de navigation, - de moyens de détermination des signaux de correction comparant les jeux d'estimations de distance fournis par les équipements de réception et les distances exactes séparant les équipements de réception des satellites de navigation déduites de la connaissance des localisations géographiques des équipements de réception et de la connaissance des positions des satellites de navigation sur leurs orbites et tirant de ces comparaison les signaux de correction, et - des moyens d'émission pour communiquer lesdits signaux de correction aux récepteurs de navigation des mobiles évoluant dans le voisinage de la station.
ladite station étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre :
- au niveau de chacun de ses équipements de réception, des moyens de localisation délivrant à partir des estimations de distance par rapport aux satellites de navigation fournies par les moyens d'estimation de distance, une estimation de position, lesdits moyens de localisation constituant avec les moyens d'estimation de distance un récepteur de navigation (20 1, 20 2, 20 3).
- des moyens d'identification d'un équipement de réception affecté par des phénomènes de multi-trajets opérant en comparant à un seuil la distance séparant l'estimation de position fournie par chaque équipement de réception avec sa position géographique connue, et - des moyens de sélection pour rejeter les jeux d'estimations de distance par rapport aux satellites de navigation délivrés par les équipements de réception repérés par les moyens d'identification comme fournissant une estimation de position trop éloignée de leur position réelle.
- au moins deux équipements de réception (10, 12, 14) localisés dans des emplacements géographiques différents choisis de manière à minimiser la probabilité que ces deux équipements de réception reçoivent simultanément des signaux affectés de multi-trajets, et pourvus chacun de moyens d'estimation de distance délivrant à partir des signaux provenant des satellites de navigation, des estimations des distances les séparant des satellites de navigation, - de moyens de détermination des signaux de correction comparant les jeux d'estimations de distance fournis par les équipements de réception et les distances exactes séparant les équipements de réception des satellites de navigation déduites de la connaissance des localisations géographiques des équipements de réception et de la connaissance des positions des satellites de navigation sur leurs orbites et tirant de ces comparaison les signaux de correction, et - des moyens d'émission pour communiquer lesdits signaux de correction aux récepteurs de navigation des mobiles évoluant dans le voisinage de la station.
ladite station étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre :
- au niveau de chacun de ses équipements de réception, des moyens de localisation délivrant à partir des estimations de distance par rapport aux satellites de navigation fournies par les moyens d'estimation de distance, une estimation de position, lesdits moyens de localisation constituant avec les moyens d'estimation de distance un récepteur de navigation (20 1, 20 2, 20 3).
- des moyens d'identification d'un équipement de réception affecté par des phénomènes de multi-trajets opérant en comparant à un seuil la distance séparant l'estimation de position fournie par chaque équipement de réception avec sa position géographique connue, et - des moyens de sélection pour rejeter les jeux d'estimations de distance par rapport aux satellites de navigation délivrés par les équipements de réception repérés par les moyens d'identification comme fournissant une estimation de position trop éloignée de leur position réelle.
2. Station selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de détermination des signaux de correction sont localisés en partie (221, 222, 223) dans chaque équipement de réception (10, 12, 14) où ils engendrent localement un jeu de signaux de correction, les différents jeux de signaux de correction en provenance des différents équipements de réception étant fusionnés par la suite pour obtenir les signaux de correction à émettre.
3. Station selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque récepteur de navigation est du type différentiel.
4. Station selon les revendication 2 et 3, caractérisée en ce que les signaux de correction produits au sein d'un équipement de réception sont utilisés par le récepteur de navigation différentiel d'un autre équipement de réception de la station.
5. Station selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de détermination des signaux de correction opèrent en moyennant des différents jeux de signaux de correction non rejetés par les moyens de sélection à la suite d'une alerte des moyens d'identification
6. Station selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de détermination des signaux de correction opèrent par sélection de l'un des jeux de signaux de correction non rejetés par les moyens de sélection à la suite d'une alerte des moyens d'identification.
7. Station selon la revendication 4, caractérisée en ce que, lorsque l'écart entre position réelle et position mesurée dépasse le seuil pour un équipement de réception, les moyens de détermination des signaux de correction écartent le jeux de signaux de correction provenant de cet équipement de réception et le jeux de signaux de correction qui est appliqué à
son récepteur de navigation différentielle.
son récepteur de navigation différentielle.
8. Station selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre d'équipements de réception est au moins égal à trois.
9. Station selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que le récepteur de navigation différentiel est du même type que celui utilisé à bord du mobile.
10. Application de la station selon l'une quelconque des revendications précédentes à un système GPS de type différentiel.
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|---|---|---|---|
| FR97/16345 | 1997-12-23 | ||
| FR9716345A FR2772928B1 (fr) | 1997-12-23 | 1997-12-23 | Station emettrice de signaux de correction vers un recepteur de navigation |
| PCT/FR1998/002852 WO1999034232A1 (fr) | 1997-12-23 | 1998-12-23 | Station emettrice de signaux de correction vers un recepteur de navigation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2315899A1 true CA2315899A1 (fr) | 1999-07-08 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002315899A Abandoned CA2315899A1 (fr) | 1997-12-23 | 1998-12-23 | Station emettrice de signaux de correction vers un recepteur de navigation |
Country Status (5)
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|---|---|
| EP (1) | EP1040363A1 (fr) |
| CA (1) | CA2315899A1 (fr) |
| FR (1) | FR2772928B1 (fr) |
| RU (1) | RU2000120170A (fr) |
| WO (1) | WO1999034232A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7447590B2 (en) | 2004-12-03 | 2008-11-04 | Thales | Architecture of an onboard aircraft piloting aid system |
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| FR2836555B1 (fr) * | 2002-02-22 | 2004-05-28 | Thales Sa | Systeme de localisation 3d de grande precision |
| US10101465B2 (en) * | 2012-12-28 | 2018-10-16 | Trimble Inc. | Electronic tape measure on a cellphone |
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| FR2611399B1 (fr) * | 1987-02-27 | 1994-06-17 | Lmt Radio Professionelle | Systeme d'aide a l'atterrissage mettant en oeuvre des satellites de navigation |
| GB2241623A (en) * | 1990-02-28 | 1991-09-04 | Philips Electronic Associated | Vehicle location system |
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1997
- 1997-12-23 FR FR9716345A patent/FR2772928B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-12-23 WO PCT/FR1998/002852 patent/WO1999034232A1/fr not_active Application Discontinuation
- 1998-12-23 EP EP98963612A patent/EP1040363A1/fr not_active Withdrawn
- 1998-12-23 RU RU2000120170/09A patent/RU2000120170A/ru not_active Application Discontinuation
- 1998-12-23 CA CA002315899A patent/CA2315899A1/fr not_active Abandoned
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| US7447590B2 (en) | 2004-12-03 | 2008-11-04 | Thales | Architecture of an onboard aircraft piloting aid system |
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| Publication number | Publication date |
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| WO1999034232A1 (fr) | 1999-07-08 |
| EP1040363A1 (fr) | 2000-10-04 |
| FR2772928B1 (fr) | 2000-03-03 |
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