FR2795525A1

FR2795525A1 - Procede et appareil permettant de determiner une position geographique d'une unite mobile

Info

Publication number: FR2795525A1
Application number: FR0005943A
Authority: FR
Inventors: Gary Sutton; Lawrence R Weill
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2000-12-29
Also published as: GB0000838D0; GB2351626A; DE10001834A1; US20030074685A1; US6246361B1

Abstract

La position d'une unité mobile (106) est déterminée en évaluant les distances instantanées entre un appareil (102) se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre (104) et l'unité mobile (106). Les distances instantanées sont déterminées en mesurant le temps de propagation d'une pluralité de signaux et en calculant la distance sur la base de la vitesse du signal. L'une des deux zones de localisation possibles est identifiée comme étant la zone incluant la position de l'unité mobile (106) en observant le mouvement de l'unité mobile résultant de la rotation de la Terre.

Description

La présente invention concerne, en général, un procédé et un appareil pour déterminer la position géographique d'une unité mobile et, en particulier, un procédé et un appareil pour déterminer la position géographique d'une unité mobile utilisant un appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre.

Des systèmes et des techniques de télécommunications pour déterminer la position d'une unité mobile sont connus.

De nombreuses techniques utilisent les réseaux de satellites Navstar (GPS) qui permettent à une unité mobile de déterminer sa position en fonction de signaux provenant d'au moins trois satellites. Les systèmes GPS fonctionnent bien lorsque l'unité mobile est dans une zone dégagée comme un océan ou dans l'air. Cependant, les systèmes GPS sont limités en ce que l'unité mobile doit présenter des trajets non obstrués vers au moins trois satellites GPS. Certains systèmes GPS exigent un minimum de quatre satellites pour déterminer la position d'une unité mobile. Si des signaux sensiblement nets ne peuvent pas être reçus depuis les satellites requis par l'unité mobile, celle-ci ne peut pas déterminer sa position.

Des techniques ont été proposées qui utilisent les systèmes de satellites Low Earth Orbit (LEO). Les satellites dans les systèmes LEO sont en orbite à une altitude plus basse que les satellites GPS et ne sont pas géostationnaires, mais au contraire gravitent autour de la Terre à une vitesse élevée par rapport aux satellites GPS.

Les systèmes de télécommunications par satellites LEO comprennent beaucoup plus de satellites que les systèmes GPS afin d'obtenir une couverture globale à une altitude inférieure.

Au moins une technique proposée pour déterminer la position d'une unité mobile, telle celle décrite dans le brevet U.S. n 5 610 615, tente de tirer avantage de l'orbite plus basse et de la vitesse plus élevée des satellites LEO. Cette technique permet à une unité mobile de déterminer sa position en obtenant un signal provenant

d'un satellite et en déterminant un angle de site instantané, les angles étant liés à la trajectoire orbitale du satellite et à d'autres paramètres. Néanmoins, cette technique est désavantagée par le fait que les calculs sont complexes et exigent des coûts de production et de maintenance plus élevés du système. En outre, la technique exige que l'unité mobile traite des informations et exécute des calculs, ce qui rend les unités mobiles plus complexes, plus volumineuses et plus coûteuses. Outre les désavantages discutés ci-dessus, le procédé de localisation décrit dans le brevet de référence ne permet pas une précision qui convient pour localiser une unité mobile dans des situations d'urgence.

En outre, des systèmes exigeant que l'unité mobile détermine sa position sont désavantagés dans des situations d'urgence. Dans des situations d'urgence, un utilisateur peut ne pas être en mesure de transmettre des informations de position aux services d'urgence. Par exemple, un utilisateur peut perdre connaissance ou avoir des possibilités de communication réduites suite à un traumatisme physique dû à un accident.

Donc, il existe un besoin concernant un procédé et un appareil pour localiser de manière simple et efficace un utilisateur mobile et communiquer la position à des fournisseurs de services d'urgence en cas d'urgence.

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour localiser une unité mobile utilisant un appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre en observant les temps de propagation des signaux transmis entre l'unité mobile et l'appareil.

Dans plusieurs modes de réalisation de la présente invention, les temps de propagation des signaux transmis entre l'unité mobile et un unique satellite en orbite autour de la Terre sont utilisés pour déterminer des distances instantanées entre le satellite et l'unité mobile. Chacune des distances instantanées peut être représentée par un cercle ayant le satellite pour centre à

un moment spécifique. L'intersection de deux cercles donne deux positions possibles de l'unité mobile. L'une des deux positions possibles est identifiée comme étant la position de l'unité mobile en observant un mouvement de l'unité mobile dû à la rotation de la Terre.

Dans un mode de réalisation de la présente invention, plusieurs impulsions formant signal sont transmises depuis le satellite vers l'unité mobile. L'unité mobile retransmet les impulsions formant signal vers le satellite après un délai de retransmission prédéterminé. Le satellite mesure le temps écoulé entre la transmission des signaux depuis le satellite et la réception des signaux au niveau du satellite. La distance instantanée est calculée en soustrayant le délai de retransmission connu du temps écoulé et en divisant le résultat par deux fois la vitesse du signal.

Dans une variante de réalisation, les signaux provenant d'une station terrestre sont relayés par le satellite et dirigés vers l'unité mobile, puis sont retransmis vers la station terrestre par l'intermédiaire du satellite. Les temps de propagation des signaux entre le satellite et l'unité mobile sont déterminés en soustrayant les délais de retransmission du satellite et de l'unité mobile et en soustrayant les temps de propagation des signaux entre la station terrestre et le satellite.

Dans une variante de réalisation de la présente invention, une station terrestre détermine la position d'une unité mobile en fonction d'informations transmises par un unique satellite gravitant autour de la Terre, incluant des temps de réception des signaux transmis depuis l'unité mobile. La station terrestre calcule la position de l'unité mobile en utilisant la vélocité (vitesse et direction) du satellite, la position du satellite, la différence entre les temps de réception des signaux transmis par l'unité mobile et la rotation de la Terre.

Dans une variante de réalisation de la présente invention, des signaux sont transmis depuis l'unité mobile

à des moments séparés par des intervalles de temps prédéterminés. Les distances instantanées sont déterminées en observant les temps de réception des signaux au niveau du satellite.

La présente invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée suivante de différents modes de réalisation de l'invention, en association avec les dessins annexés, sur lesquels des numéros de référence identiques se rapportent à des éléments identiques et dans lesquels : la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un système de télécommunications par satellites selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 2 est un schéma fonctionnel d'une partie du système de télécommunications 100 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 3a est une vue de dessus de l'appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre lorsque l'appareil reçoit les trois premiers signaux d'une pluralité de signaux provenant de l'unité mobile selon le mode de réalisation préféré ; la figure 3b est une vue isométrique de l'appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre décrivant la relation entre les distances instantanées et la surface de la Terre selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 3c est une vue isométrique de l'appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre décrivant l'intersection entre la première sphère et la deuxième sphère selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 3d est une vue de côté de l'appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 4 est un diagramme de temps isométrique de l'appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre ;

la figure 5a est un organigramme d'un procédé de localisation d'une unité mobile selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 5b est un organigramme d'un procédé permettant de déterminer les première et deuxième distances instantanées selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 5c est un organigramme d'un procédé permettant de résoudre l'ambiguïté latérale de la position de l'unité mobile selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 6 est une représentation graphique d'une simulation du procédé localisant l'unité mobile selon le mode de réalisation préféré de la présente invention où le nombre de mesures de distances instantanées est égal à 11 ; la figure 7 est une représentation graphique d'une simulation du procédé localisant l'unité mobile selon le mode de réalisation préféré de la présente invention où le nombre de mesures de distances instantanées est égal à 61 ; la figure 8 est une représentation graphique d'une simulation du procédé localisant l'unité mobile selon le mode de réalisation préféré de la présente invention où le nombre de mesures de distances instantanées est égal à 121 ; la figure 9 est une représentation graphique d'une simulation du procédé résolvant l'ambiguïté latérale de l'unité mobile selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 10 est une vue isométrique de l'appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre selon des troisième et quatrième variantes de réalisation de la présente invention ; la figure 11 est une vue de dessus de l'appareil recevant les trois premiers signaux lorsqu'il se déplace au-dessus de la surface de la Terre selon les troisième et quatrième variantes de réalisation de la présente invention ; et

la figure 12 est un organigramme d'un procédé permettant de déterminer les première et deuxième distances instantanées selon le troisième mode de réalisation de la présente invention ;
La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un système de télécommunications par satellites 100 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Le système de télécommunications 100 inclut, de préférence, plusieurs satellites Low Earth Orbit (LEO) 102 gravitant autour de la Terre 104, plusieurs unités de télécommunications mobiles 106 et plusieurs stations terrestres 108. Plusieurs de ces systèmes sont actuellement mis en #uvre, incluant les systèmes Iridium, Globalstar, Skybridge et Teledesic. Selon le système de télécommunications 100 particulier, les satellites 102 gravitent autour de la Terre à une altitude comprise entre environ 645 et 1610 km (entre 400 et 1000 miles) au-dessus de la surface de la Terre. Comme il est connu, les satellites LEO 102 se déplacent sur des trajectoires orbitales prédéfinies 110. Les systèmes de télécommunications LEO utilisent des technologies différentes pour la télécommunication. Par exemple, le système Globalstar utilise des techniques d'accès multiple par répartition en code (AMRC) pour la télécommunication.

Comme le comprendront les spécialistes de la technique, les modes de réalisation de l'invention décrits ici peuvent être mis en #uvre dans n'importe lequel des nombreux systèmes par satellites LEO en fonctionnement ou proposés.

Des unités mobiles 106 peuvent être localisées en un point quelconque à la surface (ou près de la surface) de la Terre 104, incluant des emplacements sur l'eau comme des rivières, des océans, des lacs et autres éléments aquatiques. En outre, selon la topographie de la zone géographique, l'unité mobile 106 peut être située en altitude par rapport au niveau de la mer.

Comme le comprendront aisément les spécialistes de la technique, la présente invention peut être utilisée dans tout système de télécommunications 100 utilisant un

appareil (102) se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre 104 comme un satellite ou un avion et n'est pas limitée au mode de réalisation particulier décrit ici. Par exemple, l'appareil peut être placé dans un avion AWAC se déplaçant sur une trajectoire définie au-dessus de la Terre 104. En conséquence, bien que la description suivante se réfère à un satellite 102 fonctionnant dans un système de télécommunications par satellites 100, le principe s'applique à tout appareil (102) se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre 104.

La figure 2 est un schéma fonctionnel d'une partie du système de télécommunications par satellites 100 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention.

L'unité mobile 106 est construite en fonction du système de télécommunications 100 particulier et est, de préférence, utilisée pour les télécommunications vocales et la transmission de données, ainsi que pour d'autres services de télécommunications disponibles dans le système de télécommunications 100.

L'unité mobile 106 comprend un régisseur 204, un composant mémoire 208 et un émetteur-récepteur 210.

L'émetteur-récepteur 210 comprend un émetteur et un récepteur capables de communiquer avec le système de télécommunications par satellites 100 et est conçu en utilisant des techniques connues. L'émetteur comprend un modulateur pour moduler des signaux selon le protocole du système de télécommunications et le récepteur comprend un démodulateur pour démoduler les signaux reçus au niveau du récepteur. Comme le comprendront aisément les spécialistes de la technique, les circuits requis pour les différentes fonctions de l'émetteur et du récepteur peuvent être réalisés sous forme d'un circuit unique si cela est nécessaire pour éviter une redondance et une augmentation de la taille et des coûts.

Le composant mémoire 208 est, de préférence, un circuit intégré capable de stocker des informations et peut être l'un quelconque de différents types de composants

mémoire. Le régisseur 204 est un processeur numérique, un microprocesseur ou tout autre type de processeur capable de stocker et d'exécuter des programmes prédéterminés pour faciliter le fonctionnement général de l'unité mobile 106.

Dans le mode de réalisation préféré, le régisseur 204 comprend une horloge 205, comme un cristal de quartz pourvu des circuits appropriés pour fournir un signal d'horloge.

Dans une situation d'urgence (ou à tout autre moment lorsque l'utilisateur souhaite déterminer la position de l'unité mobile 106), l'utilisateur de l'unité mobile 106 lance une séquence de localisation en activant un interrupteur 202. De préférence, l'interrupteur 202 est un bouton poussoir qui est rapidement et aisément accessible en cas d'urgence. Cependant, d'autres procédés permettant de lancer une séquence de localisation peuvent être utilisés. Par exemple, si l'unité mobile 106 possède des capacités de reconnaissance vocale, la séquence de localisation peut être lancée au moyen de mots caractéristiques prononcés par l'utilisateur comme par exemple "AU SECOURS". Dans d'autres modes de réalisation, la séquence de localisation peut être lancée par une condition "Homme à terre" comme lorsque l'unité mobile 106 se trouve en position horizontale au lieu d'être en position verticale. En outre, si l'unité mobile 106 est intégrée dans un système de sécurité d'un véhicule, la séquence de localisation peut être déclenchée par l'activation d'un mécanisme de sécurité. Par exemple, la séquence de localisation peut être lancée par le déploiement d'un airbag de sécurité du véhicule.

Lorsque la séquence de localisation a été lancée, le régisseur 204 obtient un numéro d'identification d'utilisateur à partir de la mémoire 208 et envoie les signaux de commande appropriés à l'émetteur-récepteur 210 pour transmettre un signal d'activation par l'intermédiaire de l'antenne 209 vers le satellite 102. Dans le mode de réalisation préféré, le modulateur placé dans l'émetteur module une porteuse à haute fréquence (HF) selon le

protocole du système de télécommunications par satellites 100.

Le satellite 102 comprend un émetteur-récepteur 212, un régisseur 214, une horloge 216 et un composant mémoire 217. L'émetteur-récepteur 212 comprend un émetteur et un récepteur capables de communiquer avec le système de télécommunications par satellites 100. L'émetteur comprend un modulateur pour moduler des signaux selon le protocole du système de télécommunications 100 et le récepteur comprend un démodulateur pour démoduler les signaux reçus au niveau du récepteur soit depuis l'unité mobile 106 soit depuis la station terrestre 108. Les circuits requis pour les différentes fonctions de l'émetteur et du récepteur peuvent être réalisés sous forme d'un circuit unique si cela est nécessaire pour éviter une redondance et une augmentation de la taille et des coûts.

Le composant mémoire 217 est, de préférence, un circuit intégré capable de stocker des informations et peut être l'un quelconque de différents types de composants mémoire. Le régisseur 214 est un processeur numérique, un microprocesseur ou tout autre type de processeur capable de stocker et d'exécuter des programmes prédéterminés pour faciliter le fonctionnement général du satellite 102. Dans le mode de réalisation préféré, le satellite 102 comprend une horloge 216, tel qu'un oscillateur à quartz réalisé à l'aide des circuits appropriés pour fournir un signal d'horloge précis. De préférence, l'horloge 216 doit avoir une précision au moins égale à dix parties par million.

Cependant, de nombreux systèmes à satellites peuvent exiger des horloges plus précises placées dans le satellite pour des applications au-delà de la présente invention.

Le signal d'activation est reçu par un récepteur dans l'émetteur-récepteur 212, démodulé et transmis au régisseur 214. Dans le mode de réalisation préféré, le régisseur 214 transmet une pluralité de signaux à l'unité mobile 106 par l'intermédiaire de l'émetteur-récepteur 212 à des temps de transmission dictés par les programmes prédéterminés se

trouvant dans le régisseur 214. Le temps entre les temps de transmission peut être compris entre environ quelques centaines de millisecondes et plusieurs secondes et dépend de différents facteurs. La synchronisation optimale des temps de transmission dépend du système de télécommunications par satellites 100 particulier et de paramètres comme le temps maximal admis pour déterminer la position de l'unité mobile, la précision désirée de la position estimée, la vitesse du satellite, la force des signaux, la précision des horloges (295,216), le délai de retransmission de l'unité mobile, la distance anticipée maximale parcourue par les signaux et d'autres facteurs connus des spécialistes de la technique.

Chacun des signaux transmis par le satellite 102 exige un temps de propagation de signal fini pour atteindre l'unité mobile 106. Du fait que le satellite 102 gravite autour de la Terre 104 et se déplace à une certaine vitesse par rapport à l'unité mobile 106, les signaux ne sont pas reçus à la période prédéterminée à laquelle ils ont été transmis. En d'autres termes, si les impulsions formant signal (signaux) sont transmises à une période d'une fois par seconde, les signaux reçus au niveau du satellite peuvent être reçus à une période légèrement inférieure ou légèrement supérieure à une seconde en fonction du mouvement relatif entre le satellite 102 et l'unité mobile 106.

Bien que dans le mode de réalisation préféré les signaux soient décrits comme des impulsions à une fréquence porteuse, les spécialistes de la technique comprendront que d'autres types de signaux peuvent être utilisés comme des signaux pseudo-aléatoires. Dans le cas de signaux en ondes entretenues, les mesures des temps peuvent être interprétées tels que des mesures de phase. Des signaux utilisant des codes de bruit pseudo-aléatoire permettent la transmission de davantage d'énergie de signal et peuvent donner des mesures de distance plus précises que les signaux impulsionnels. A des fins de brièveté et de clarté,

les principes décrits ici supposent que les signaux sont des impulsions. Cependant, les spécialistes de la technique comprendront que les principes sont aisément applicables aux procédés utilisant d'autres types de signaux. Un procédé utilisant ces codes exige que le satellite 102 (ou la station terrestre 108) transmette en continu un code de distance qui est suivi par l'unité mobile 106 et retransmis en continu à une fréquence différente (pour éviter une interférence avec le code entrant). Dans un autre procédé, le satellite 102 transmet le signal de code périodiquement et reçoit le code retransmis à des périodes intermédiaires "calmes". Dans cette deuxième approche, il n'est pas nécessaire que l'unité mobile 106 ou le satellite 102 reçoivent et transmettent simultanément.

Lorsque les signaux sont reçus au niveau de l'unité mobile 106, cette dernière retransmet les signaux au satellite 102 après un délai de retransmission connu. Le délai de retransmission est, de préférence, mesuré par le régisseur 204 en utilisant l'horloge 205 et est de 50-200 microsecondes environ. L'unité mobile 106 est réalisée d'une manière qui résulte en un délai de retransmission minimal afin de réduire au minimum les erreurs de synchronisation dues à une erreur de fréquence d'horloge.

Les signaux sont reçus au niveau du satellite 102 après un temps de propagation des signaux. Dans le mode de réalisation préféré, le temps de propagation de chaque signal depuis le satellite 102 vers l'unité mobile 106 est approximativement égal au temps de propagation du même signal transmis depuis le satellite 102 vers l'unité mobile 106 car la position du satellite 102 ne change pas de manière significative pendant le temps de propagation d'aller et retour du signal. Le temps de propagation de chaque signal est différent du temps de propagation des autres signaux car le satellite 102 a la possibilité de se rapprocher ou de s'éloigner de l'unité mobile 106 durant la période de temps entre les temps de transmission des signaux.

Comme discuté en détail ci-après, une distance instantanée entre l'unité mobile 106 et le satellite 102 est déterminée pour chaque signal sur la base du temps total écoulé entre la transmission initiale du signal depuis le satellite 102 et la réception du signal au niveau du satellite 102. De préférence, le satellite 102 "horodate" chaque signal de la pluralité de signaux lorsqu'il est reçu depuis l'unité mobile 106. En d'autres termes, les temps de réception de chacun des signaux sont enregistrés. De préférence, chaque temps de réception enregistré est transmis à la station terrestre 108 dans un message. Les temps de réception peuvent être transmis à la station terrestre 108 en utilisant l'une des diverses techniques. Par exemple, plusieurs temps de transmission et de réception peuvent être stockés et transmis dans un unique message ou un message séparé peut être envoyé qui correspond à un temps de transmission ou à un temps de réception de signal unique. De préférence, le satellite 102 stocke les temps de transmission et de réception pour les signaux transmis durant un intervalle de cinq à dix secondes avant la transmission à la station terrestre 108.

Cela permet à la station terrestre 108 de calculer la position de l'unité mobile 106 en "temps réel" tout en réduisant au minimum le surdébit lié à un envoi plus fréquent des temps de transmission et de réception.

Dans le mode de réalisation préféré, la station terrestre 108 détermine la position de l'unité mobile 106 en utilisant les informations de temps de transmission et de réception déterminées par le satellite 102. La station terrestre 108 reçoit les messages provenant du satellite 102 par l'intermédiaire d'une antenne 217 sur un émetteurrécepteur 218. L'émetteur-récepteur 218 comprend un émetteur et un récepteur capables de communiquer avec le système de télécommunications par satellites 100.

L'émetteur comprend un modulateur pour moduler des signaux selon le protocole du système de télécommunications 100 et le récepteur comprend un démodulateur pour démoduler les

signaux reçus au niveau du récepteur depuis le satellite 102.

Les messages reçus et démodulés par l'émetteurrécepteur 218 sont transmis au régisseur 220. Le régisseur 220 est un processeur numérique, un microprocesseur ou tout autre type de processeur capable de stocker et d'exécuter des programmes prédéterminés pour faciliter le fonctionnement général de la station terrestre 108. Le régisseur 220 calcule deux positions possibles de l'unité mobile 106 sur la base d'une intersection entre deux distances instantanées. Comme discuté ci-après, les distances instantanées peuvent être décrites comme des représentations géométriques d'une pluralité de positions possibles de l'unité mobile 106. Dans le mode de réalisation préféré, les représentations géométriques sont circulaires, bien que dans d'autres modes de réalisation les représentations géométriques soient hyperboliques. Le calcul de position résulte en deux positions possibles car l'unité mobile 106 peut se trouver sur l'un des deux côtés de la trajectoire orbitale 110 du satellite. En observant le mouvement de l'unité mobile 106 dû à la rotation de la Terre 104, la station terrestre 108 identifie l'une des deux positions comme étant la position de l'unité mobile 106. Le régisseur 220 accède à une voie de télécommunications 221, telle qu'un réseau commuté public (RCP), pour transmettre les informations de position à des services d'urgence 222. Tout autre type de voie ou réseau de télécommunications peut être utilisé pour communiquer la position de l'unité mobile 106 à des services d'urgence 222. Le réseau de télécommunications peut être un réseau de télécommunications cellulaire, à faisceau hertzien, haute fréquence (HF) ou tout autre type de réseau de télécommunications sans fil ou câblé.

Comme discuté ci-après, une pluralité de distances instantanées est déterminée et utilisée pour calculer la position de l'unité mobile 106 dans le mode de réalisation préféré. Le nombre de mesures de distance, qui doit être

obtenu pour atteindre un niveau désiré de précision, dépend du système de télécommunications par satellites 100 particulier et approche un minimum de trois mesures dont deux sont requises pour déterminer les deux positions possibles et la troisième mesure est utilisée pour identifier l'une des deux positions possibles comme étant la position de l'unité mobile 106.

Dans une première variante de réalisation, le satellite (appareil) 102 exécute la fonction d'une station répétitrice en relayant la pluralité de signaux directement de la station terrestre 108 vers l'unité mobile 106 et en relayant les signaux retransmis de l'unité mobile 106 vers la station terrestre 108. La station terrestre 108 compense les retards de communication en utilisant des techniques connues, en soustrayant les temps de propagation des signaux entre le satellite 102 et la station terrestre 108 et d'autres retards de communication. Dans des systèmes (100) utilisant des procédés à commutation de paquets ou d'autres techniques de télécommunications qui résultent en retards variables, des calculs supplémentaires, utilisant des techniques connues, sont nécessaires car le régisseur 220 doit compenser les retards variables.

Dans la première variante de réalisation, donc, la station terrestre 108 détermine les temps de réception du satellite 102 sur la base des moments auxquels la pluralité de signaux est reçue au niveau de la station terrestre 108 et d'autres paramètres du système de télécommunications 100.

Dans une deuxième variante de réalisation, le satellite (appareil) 102 détermine la position de l'unité mobile 106. La mise en #uvre de la deuxième variante de réalisation est similaire à celle du mode de réalisation préféré sauf que les calculs exécutés pour déterminer la position de l'unité mobile 106 sont exécutés dans le régisseur 214 du satellite 102 et non dans le régisseur de la station terrestre 108. En conséquence, la position de l'unité mobile 106 est transmise à la station terrestre 108

depuis le satellite 102 à la place du message contenant les temps de transmission et de réception.

Comme le comprendront les spécialistes de la technique, le procédé permettant de déterminer la position de l'unité mobile 106 peut être exécuté dans une variété de mises en #uvre matérielles sans sortir de la portée de la présente invention. Les calculs et la détermination de la position de l'unité mobile 106 peuvent être exécutés dans une variété de positions du système 100. Comme expliqué cidessus, les signaux peuvent être transmis et reçus à partir de la station terrestre 108 par l'intermédiaire du satellite 102. Ainsi, les calculs peuvent être exécutés dans le satellite 102 et non dans la station terrestre 108.

Les calculs peuvent être partiellement exécutés dans le satellite 102 et transmis à la station terrestre 108 où ils sont achevés. Donc, la description suivante du procédé et les calculs peuvent être exécutés dans le satellite 102, dans la station terrestre 108 ou dans tout autre dispositif couplé de manière adéquate au satellite 102 par l'intermédiaire d'une voie de télécommunications.

Les figures 3a, 3b, 3c et 3d sont des représentations simplifiées d'un satellite (appareil) 102 se déplaçant audessus de la surface de la Terre 104 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. Afin d'éviter toute confusion, les représentations des figures 3a, 3b, 3c et 3d ne montrent pas les effets de la rotation de la Terre 104 sur l'unité mobile 106. Les figures 3b et 3c sont des représentations isométriques du satellite se déplaçant audessus de la surface de la Terre 104 qui est représentée par un plan. La surface de la Terre 104 est représentée par un plan pour la démonstration et les spécialistes de la technique comprendront que la surface de la Terre serait plus précisément définie par une fonction de terrain de la surface qui pourrait contenir plusieurs altitudes différentes.

La figure 3a est une représentation simplifiée d'une vue de dessus d'un satellite (appareil) 102 gravitant

autour de la Terre 104 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. Comme discuté ci-après plus en détail, les informations concernant le terrain au-dessous du satellite sont accessibles par le satellite 102 et, donc, l'altitude de l'unité mobile 106 est une fonction connue de sa position latérale. En conséquence, afin de réduire au minimum la complexité de la présente illustration, la figure 3a ne représente pas une altitude de l'unité mobile 106 car l'intersection entre la position latérale et la fonction du terrain donne la position de l'unité mobile. L'intersection entre la position latérale et la fonction du terrain est discutée ci-après en référence aux figures 3b, 3c et 3d.

En référence maintenant à la figure 3a, le satellite 102 transmet et reçoit la pluralité de signaux lorsqu'il se déplace sur sa trajectoire orbitale 110. Le premier signal est transis et reçu par le satellite 102 à un temps de réception du premier signal qui correspond à un premier point de réception 304 sur la trajectoire orbitale 110. Le deuxième signal est transmis et reçu par le satellite 102 à un temps de réception du deuxième signal qui correspond à un deuxième point de réception 306. Du fait que le temps écoulé requis pour l'aller et le retour d'un signal est court par rapport au temps entre les temps de transmission des signaux, la position du satellite 102 pendant chacun des temps de réception coïncide avec la position (304,306) du satellite 102 pendant chacun des temps de transmission respectifs (304,306) des signaux sur la figure 3a.

Bien que, dans le mode de réalisation préféré, une pluralité de signaux soit transmise et reçue par le satellite 102, la figure 3 décrit deux distances instantanées à des fins d'illustration. Comme mentionné plus haut, le nombre de signaux nécessaires pour déterminer la position de l'unité mobile 106 approche un minimum de trois mesures : deux mesures pour déterminer les deux positions possibles de l'unité mobile 106 et une troisième pour résoudre l'ambiguïté latérale. Dans le mode de

réalisation préféré, la station terrestre 108 détermine une première distance instantanée en mesurant un premier temps écoulé entre le temps de transmission du premier signal et le temps de réception du premier signal. La station terrestre 108 soustraie le délai de retransmission de l'unité mobile du premier temps écoulé. La valeur résultante est approximativement deux fois le temps de propagation du premier signal. La première distance instantanée entre le satellite 102 et l'unité mobile 106 est calculée en divisant le temps de propagation du premier signal par la vitesse du signal. Etant donné que dans le mode de réalisation préféré les signaux sont des signaux électromagnétiques, la vitesse du signal est choisie pour être la vitesse de la lumière (3 x 108 mètres par seconde).

La deuxième distance instantanée est déterminée en divisant le temps de propagation du deuxième signal par la vitesse du deuxième signal, où le temps de propagation du deuxième signal est approximativement la moitié du temps résultant d'un deuxième temps écoulé entre le temps de transmission du deuxième signal et le temps de réception du deuxième signal moins le délai de retransmission de l'unité mobile.

Comme discuté ci-après en référence à la figure 3b, chacune des distances instantanées correspond à une intersection entre une sphère représentant une pluralité de positions possibles de l'unité mobile 106 au temps de transmission correspondant et la surface de la Terre 104.

Cependant, concernant la figure 3a, la discussion est orientée vers un système de coordonnées à deux dimensions.

Comme le montre la figure 3a, dans la perspective de l'appareil 102, la première distance instantanée est représentée par un premier cercle 312 ayant un centre en un premier point de réception 304 et un rayon (308) égal à la première distance instantanée. La deuxième distance instantanée est représentée par un deuxième cercle 314 ayant un centre en un deuxième point de réception 306 et un rayon (310) égal à la deuxième distance instantanée. Les

deux positions possibles (316,318) de l'unité mobile 106 sont calculées sur la base de l'intersection de la première distance instantanée et de la deuxième distance instantanée. Donc, l'intersection du premier cercle 312 et du deuxième cercle 314 donne deux points (316,318) qui sont positionnés symétriquement par rapport à la trajectoire orbitale 110. Comme décrit ci-dessous, la position de l'unité mobile 106 est identifiée à partir des deux points (316,318) en observant le mouvement de l'unité mobile 106 dû à la rotation de la Terre 104. Du fait que la figure 3a est une représentation bidimensionnelle de l'appareil se déplaçant au-dessus de la Terre, les centres 304,306 coïncident avec les positions de l'appareil aux temps de réception. Néanmoins, comme nous le verrons plus loin en référence à la figure 3b, l'appareil n'est pas dans le même plan que les cercles et, donc, les centres des cercles sont les sommets de deux cônes et les rayons 308, 310 sont les côtés de ces cônes où les cercles 312,314 sont, respectivement, les bases des cônes.

La figure 3b est une représentation isométrique du satellite se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre 104. Bien que la surface de la Terre 104 au-dessous du satellite 102 présentera vraisemblablement des variations d'altitude, la surface de la Terre 104 est représentée par un plan plat 402 sur la figure 3b afin de réduire au minimum la complexité du dessin et de l'explication. Dans le mode de réalisation préféré, les informations concernant le terrain sont représentées et stockées sous la forme d'une pluralité d'équations. La trace au sol 404 du satellite est directement sous la trajectoire orbitale 110 du satellite et est représentée par une ligne pointillée sur la figure 3b. La pluralité de positions possibles de l'unité mobile 106 au premier point de réception 304 est représentée par une première sphère 320 et la pluralité de positions possibles de l'unité mobile 106 au deuxième point de réception 306 est représentée par une deuxième sphère 322. L'intersection des première et deuxième sphères 320,

322 avec le plan 402 donne, respectivement, les premier et deuxième cercles 312,314. Les premier et deuxième cercles 312,314 se trouvent dans le plan 402. Comme le montre la figure 3b, la première distance instantanée et la deuxième distance instantanée ne se trouvent pas dans le plan 402.

Les deux distances s'étendent en diagonale depuis les premier et deuxième points de réception 304,306, respectivement, vers la position 316 de l'unité mobile qui ne se trouve pas dans le plan 402.

La figure 3c est une deuxième vue isométrique de l'appareil 102 se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre 104 selon le mode de réalisation préféré qui décrit l'intersection des première et deuxième sphères 320,322.

L'intersection de la première sphère 320 avec la deuxième sphère 322 donne un cercle 324 qui est perpendiculaire à la trajectoire orbitale du satellite 110. Le cercle 324 coupe le plan 402 au niveau de deux positions possibles 316,318 de l'unité mobile 106. Donc, comme le comprendront les spécialistes de la technique, les deux positions possibles 316,318 peuvent être déterminées au moyen de divers procédés selon les enseignements donnés ici. Par exemple, l'intersection de la première sphère et de la deuxième sphère peut être calculée pour donner un cercle 324 des positions possibles. L'intersection du cercle 324 et du plan 402 (surface de la Terre 104) donne deux positions possibles 316,318 de l'unité mobile 106. Les deux positions 316,318 peuvent également être calculées en déterminant l'intersection entre deux cercles 312,314 situés dans le plan 402, où les deux cercles 312,314 définissent la pluralité de positions possibles aux distances instantanées se trouvant dans le plan 402.

La figure 3d est une vue de côté de l'appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre 104 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. De ce point de vue, le cercle 324 définissant l'intersection entre les deux sphères 320,322 est représenté par une

ligne (324) et les deux positions possibles 316,318 coïncident.

La figure 4 est une représentation isométrique de l'appareil (satellite) 102 en une pluralité de positions de réception lorsqu'il se déplace au-dessus de la surface de la Terre 104 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. Comme mentionné plus haut, une pluralité de mesures de distances instantanées r1 421-426 (308,310) est calculée pour déterminer la position de l'unité mobile 106. Dans la description suivante, le procédé préféré de calcul de la position de l'unité mobile 106 est, de préférence, exécuté par la station terrestre 108 recevant des messages contenant les temps de transmission et de réception de la pluralité de signaux. Le procédé peut être exécuté dans tous les modes de réalisation discutés en compensant les retards par l'utilisation des techniques connues. Par exemple, et comme le montrent les équations ci-après, si les signaux sont transmis et reçus par la station terrestre 108, les retards des signaux dus au satellite 102, le délai de retransmission dans l'unité mobile 106 et les temps de propagation résultant des signaux se propageant entre la station terrestre 108 et le satellite 102 peuvent être soustraits du temps total de propagation des signaux pour chaque signal transmis.

Dans le mode de réalisation préféré, la position de l'unité mobile est déterminée par une technique d'estimation itérative utilisant le procédé de Newton. Le système de coordonnées choisi dans ce but est arbitraire mais, en vue de la visualisation, il est pratique de prendre en considération un système de coordonnées cartésiennes à trois dimensions où le plan x-y 402 est tangent à la surface d'un modèle ellipsoïdal de la Terre (comme WGS-84) en un point de la trace au sol 404 du satellite et où l'axe x 406, l'axe y 408 et l'axe z 410 sont comme représenté sur la figure 4.

Du fait que la partie de la trajectoire orbitale 110 parcourue par le satellite 102 pendant les mesures de distances instantanées correspond approximativement à une droite parallèle à la surface de la Terre 104, les informations contenues dans les mesures de distances par rapport au satellite 102 permettent uniquement de déterminer que l'unité mobile 106 se trouve quelque part sur un cercle (312,314) de rayon connu ayant un plan perpendiculaire à la trajectoire orbitale 110. Cependant, si la coordonnée d'altitude z de l'unité mobile est une fonction connue z(x,y) de x et y, une surface est définie sur laquelle se trouve l'unité mobile 106 et l'intersection de cette surface avec le cercle (312,314) susmentionné donne deux positions possibles de l'unité mobile (316, 318), 414,416. La position correcte peut être déterminée par une technique à décrire ultérieurement. La fonction z(x,y) peut être stockée au niveau de la station terrestre 108 sous la forme d'une carte topographique numérique de la zone dans laquelle se trouve l'unité mobile 106. Du fait que la composante z est une fonction de x et y, la position de l'unité mobile 106 dans un espace tridimensionnel est complètement spécifiée par le vecteur de coordonnées à deux dimension (x,y). L'algorithme à décrire détermine la position de l'unité mobile 106, ce qui réduit au minimum la fonction de performance des moindres carrés.

J(x,y)== #[r1 - d1(x,y)]2, (1) @=1 où n est le nombre de mesures de distances instantanées, (x,y) est la position de l'unité mobile 106 dans le système de coordonnées susmentionné, d1 (x,y) est la iième distance par rapport au satellite 102 qui existerait si l'unité mobile 106 était dans la position (x, y) et r est la i1ème mesure de distance instantanée 421-426 (incluant le bruit de mesure) pour la position réelle (mais inconnue) 414 de l'unité mobile. La pluralité de mesures de distances

instantanées r1 inclut r1 421, r2 422, r3 423, r4 424, rn-1 425 et rn 426. En réduisant au minimum J(x,y), la position de l'unité mobile est obtenue qui donne la meilleure correspondance, dans le sens des moindres carrés, entre les distances mesurées et les distances qui doivent être observées.

Une condition nécessaire pour réduire au minimum J (x,y) est que
Jx(x,y) = 0 (2)
Jy (x,y) = 0, où Jx et Jy sont les dérivées partielles de J(x,y) par rapport aux coordonnées x et y de l'unité mobile 106. Si les mesures de distances instantanées ri sont exemptes d'erreur, alors la position réelle (xT, yT) 414 de l'unité mobile 106 est une solution de ce système. Deux solutions qui satisfont au critère résultent en deux positions possibles, incluant la position réelle (xT, yT) 414 et une position ambiguë (Xb, yb) 416 qui se trouvent sur les côtés opposés de la trace au sol 404 du satellite.

Le procédé de Newton trouve une solution à l'équation (2) à partir d'une estimation initiale (xo, yo) de la position de l'unité mobile en créant une séquence (xk, yk) de positions qui convergent vers une solution de l'équation (2). Le processus itératif utilise les termes linéaires d'un développement de Taylor à deux variables pour s'approcher par approximation des fonctions Jx et Jy à proximité de la position la plus récente de la séquence.

Sous la forme matrice-vecteur, cette approximation est donnée par

où Jxx, Jxy, Jyx et Jyy sont les deuxièmes dérivées partielles de J évaluées au niveau de la position actuelle (xk, yk) . La position suivante (xk+1, yk+1) dans la séquence

5 10 est celle qui fait que la partie gauche de (3) devient éaale à zéro :

Cette équation peut également s'écrire sous la forme

Par la résolution pour la k+lème position, on obtient

Les dérivées partielles de J en (6) sont calculées à la position (xk, yk) par différenciation de (1) pour obtenir

Les deuxièmes dérivées partielles de J en (6), qui sont également calculées à la position (xk, yk), sont obtenues par différenciation des équations (7) :

Après que deux mesures de distances instantanées 421, 422 ont été effectuées (nombre minimum requis pour établir une position), l'algorithme de localisation est, de préférence, répété pour mettre à jour l'estimation de la position de l'utilisateur mobile au fur et à mesure que le

nombre n de mesures de distances 423-426 augmente. Chaque répétition utilise toutes les mesures de distances (421- 426) reçues jusqu'au moment présent. Si l'on suppose qu'une mesure de distance instantanée 421-426 est effectuée par seconde, la vitesse de l'algorithme de localisation est plus que suffisante pour recalculer la position (xT, yT) 414 de l'unité mobile à chaque fois qu'une nouvelle mesure de distance instantanée (421-426) est effectuée. Cependant, les mises à jour peuvent être effectuées moins fréquemment, par exemple, une mise à jour toutes les 10 nouvelles mesures de distances instantanées (421-426).

Avant que l'algorithme puisse effectuer sa première estimation de position, il doit recevoir une estimation de position initiale (xo, yo) 428. Le choix n'est pas déterminant mais doit se situer à proximité (peut-être 200- 300 km) de la position (xT, yT) 414 de l'unité mobile. Un choix raisonnable est un point 428 qui est situé approximativement entre 100 km et 200 km sur un côté de la trace au sol 404 du satellite, le point le plus proche sur la trace au sol 404 se trouvant directement sous le satellite 102 au moment de la première mesure de distance 421. Pour les mises à jour de position utilisant des données supplémentaires, l'algorithme doit être initialisé avec l'estimation de position précédemment obtenue afin de réduire le temps de convergence.

Chaque fois que l'algorithme de localisation est exécuté, un critère d'arrêt est nécessaire pour déterminer le moment où la convergence adéquate est atteinte.

L'approche préférée inclut l'arrêt des itérations lorsque les estimations de position deviennent sensiblement statiques. Cela est obtenu en mesurant la modification de l'estimation de position d'une itération à la suivante et en arrêtant les algorithmes lorsque l'amplitude de la modification tombe au-dessous d'un seuil prédéterminé. Une autre technique de détermination du point d'arrêt inclut l'exécution d'un nombre fixe d'itérations qui est suffisamment grand pour garantir une convergence dans

toutes les conditions. Des simulations sur ordinateur indiquent que pour la première exécution de l'algorithme (en utilisant deux mesures de distance), 20 itérations sont toujours suffisantes. En revanche, lorsque l'algorithme reçoit des mises à jour de position avec des données supplémentaires, trois itérations sont suffisantes car l'algorithme est initialisé avec les estimations de position précédentes qui sont déjà proches de la solution.

Donc, une autre approche inclut l'exécution de 20 itérations pour la première estimation de position et de 3 itérations pour chacune des mises à jour de position.

Même avec un nombre n de mesures plus grand (n peut être égal à 250), un ordinateur personnel classique (PC) peut exécuter les itérations requises pour la convergence à chaque nouvelle mise à jour de position en moins de quelques centièmes de seconde. Cela représente une faible charge de calcul, en particulier si ces calculs sont exécutés au niveau d'une station terrestre où une grande puissance de calcul est disponible.

Un autre algorithme permettant de réduire au minimum J(x,y) en (1) inclut la technique de descente à gradient.

Cette approche déplace la position (x, y) dans une direction dans laquelle J(x,y) décroît le plus rapidement et s'arrête lorsque J(x,y) ne peut plus être réduit. Bien que cette technique soit un peu plus simple que le procédé de Newton, elle n'est pas aussi robuste. Des versions stables prennent, en général, beaucoup de temps pour converger.

Bien que l'un quelconque des divers autres algorithmes de descente connus puisse être utilisé, le procédé de Newton est préféré. En outre, des algorithmes récurrents, comme des filtres de Kalman ou des procédés des moindres carrés récurrents, peuvent être utilisés pour accroître l'efficacité de calcul. Dans le mode de réalisation préféré, cependant, la charge de calcul du procédé de Newton est si faible que l'utilisation de tels algorithmes n'apporterait que peu de bénéfice. En outre, le procédé de Newton est mathématiquement plus simple et est très

robuste. En revanche, des procédés utilisant ces types de filtres communs exigent souvent un effort considérable pour les rendre numériquement stables.

Du fait que la trajectoire orbitale 110 du satellite 102 correspond approximativement à une droite pendant le processus de mesure de distances instantanées, il existe, en général, deux positions d'utilisateur sur les côtés opposés de la trace au sol 404 du satellite qui produisent des séquences de mesure de distances similaires. En conséquence, J (x,y) un minimum local, c'est-à-dire Jx = Jy = 0, en chacune de ces positions et l'équation (2) a deux solutions. L'algorithme de Newton converge donc vers l'une des deux solutions possibles de l'équation (1), en fonction du choix initial de position (xo, yo) fourni à l'algorithme.

Si le satellite 102 initie des impulsions formant signal et calcule les distances instantanées 421-426 par rapport à l'unité mobile 106 lorsque les impulsions sont retournées, les mesures de distances instantanées r1 421-426 apparaissant dans l'équation (1) sont calculées comme suit :

où tT est le temps de transmission de l'impulsion provenant du satellite 102, tR est le temps de réception du signal retransmis depuis l'unité mobile 106, tD est le délai de retransmission au satellite de l'unité mobile 106 et c est la vitesse de la lumière (3 x 108 mètres par seconde).

En revanche, si les impulsions de télémétrie sont initiées depuis et retournées vers la station au sol comme dans la deuxième variante de réalisation, les mesures de distances instantanées r1 421-426 sont calculées comme suit :

où tT est le temps de transmission de l'impulsion provenant de la station au sol, tR est le temps de réception, au niveau de la station au sol, de l'impulsion

retransmise depuis l'unité mobile 106, tp1 et tp2 sont les temps respectifs de propagation sortant et entrant entre la station terrestre 108 et le satellite 102 visibles sur l'unité mobile 106 et ts1 et ts2 sont les temps totaux respectifs de commutation sortant et entrant à travers la chaîne de satellites incluant le délai de retransmission de l'unité mobile 106. En utilisant des techniques connues, les temps de propagation sont calculés au niveau de la station terrestre 108 en suivant les positions des satellites 102. Les temps de commutation sont présentés à la station terrestre 108 en programmant dans le temps chaque impulsion avec le retard.

Les fonctions de distance d1(x,y) apparaissant dans l'équation (1) sont calculées à partir de la formule suivante

où, pour simplifier dans ce qui suit, nous avons défini

Dans ces expressions, (xs, ys, zs) et (x, y, z(x,y)) sont respectivement les positions du satellite 102 et de l'unité mobile 106 au moment où la distance est calculée [ce temps est identifié par l'indice i sur d(x,y), qui a été omis pour plus de simplicité]. Il faut noter que la coordonnée z de l'unité mobile 106 est exprimée comme une fonction de x et y. Cette fonction correspond aux données topographiques (fonction de terrain) stockées au niveau de la station terrestre 108 qui donnent l'altitude z de l'unité mobile 106 sous forme de fonction d'une position horizontale.

Les différentes dérivées partielles de J dans les équations (7) et (8) dépendent des dérivées partielles de la fonction de distance d (x,y). différentiation de l'équation (11), on obtient

dx = 1/2u-@/2ux

-'2 d y 2 u uy dxx = 1/2u-1/2uxx - 1/4u-3/2 (ux)2 (13)

u -t d = -Lu u - U-li(uyy J'Y J'Y dxy = dyx = 1/2u-1/2uxy - 1/4u-3/2uxuy
Les premières et deuxièmes dérivées partielles de u apparaissant dans les expressions ci-dessus sont calculées par différentiation de l'équation (12) :

La figure 5a est un organigramme d'un procédé permettant de déterminer la position 414 de l'unité mobile 106 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. Dans le mode de réalisation préféré, les calculs et les décisions du procédé sont exécutés dans la station terrestre 108. Cependant, comme discuté ci-dessus, le calcul peut être exécuté dans l'appareil (satellite) 102 ou dans tout autre processeur ou ordinateur couplé au système 100. Dans le mode de réalisation préféré, les différentes étapes pour déterminer la position de l'unité mobile 106 sont exécutées en utilisant l'algorithme de localisation discuté plus haut. Bien que les blocs fonctionnels discutés en référence aux figures 5a et 5b correspondent à une représentation géométrique, les spécialistes de la technique comprendront que la mise en #uvre du mode de réalisation préféré utilisant l'algorithme de localisation résulte en un procédé permettant de réduire au minimum les carrés des erreurs d'une pluralité de mesures de distances définissant la position de l'unité mobile 106 et ne

correspond pas directement aux différentes étapes de l'organigramme. En conséquence, les étapes permettant de déterminer les zones de localisation de l'unité mobile 106 ne correspondent pas directement à une équation de l'algorithme de localisation. Néanmoins, l'algorithme de localisation mis en #uvre exécute la fonction de détermination de la position de l'unité mobile 106 qui peut être expliquée géométriquement et représentée comme sur les figures 3b à 5b.

A l'étape 502, la première distance instantanée entre l'appareil 102 se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre et l'unité mobile 106 est déterminée. Comme discuté plus haut en référence à la figure 5b, l'appareil 102 reçoit un signal provenant de l'unité mobile 106 pour déterminer la distance instantanée. Dans le mode de réalisation préféré, le signal est transmis depuis l'appareil 102 vers l'unité mobile 106 avant que l'unité mobile 106 retransmette le signal à l'appareil 102 après un délai de retransmission prédéterminé.

A l'étape 504, la deuxième (autre) distance instantanée entre l'appareil 102 et l'unité mobile 106 est déterminée. Dans le mode de réalisation préféré, le deuxième signal est déterminé par un procédé similaire au procédé permettant de déterminer la première distance instantanée.

A l'étape 506, il est déterminé si plus de deux distances instantanées ont été déterminées. Si cela est le cas, le procédé passe à l'étape 514. Si seules deux distances instantanées ont été déterminées, le procédé passe à l'étape 508.

Deux zones de localisation possibles de l'unité mobile 106 sont calculées à l'étape 508. Les zones de localisation sont calculées sur la base de l'intersection entre la première distance instantanée et la deuxième distance instantanée. Bien que les zones de localisation puissent être les points définis par l'intersection entre les deux distances instantanées, elles ne correspondent pas

nécessairement aux intersections et peuvent définir une petite zone géographique qui doit, à une forte probabilité, inclure la position de l'unité mobile 106.

A l'étape 510, l'une des deux zones de localisation possibles est identifiée comme étant la zone de localisation qui inclut la position de l'unité mobile 106.

Le mouvement de l'unité mobile 106 dû à la rotation de la Terre est observé pour déterminer laquelle des deux positions contient l'unité mobile 106. Comme discuté ciaprès en référence à la figure 5c, l'algorithme de localisation donne des valeurs résiduelles plus petites pour la zone de localisation qui inclut la position de l'unité mobile 106 dans le mode de réalisation préféré.

A l'étape 512, il est déterminé si la taille de la zone de localisation incluant l'unité mobile 106 est inférieure à une taille maximale prédéterminée. En d'autres termes, à l'étape 512, il est déterminé si la définition requise a été obtenue. Dans le mode de réalisation préféré, le nombre de mesures correspond à une définition particulière. La taille de la zone de localisation est inversement proportionnelle au nombre de mesures de distances instantanées. La relation entre les deux valeurs n'est pas nécessairement linéaire et dépend des caractéristiques du système particulier. Les spécialistes de la technique reconnaîtront les divers facteurs qui déterminent le nombre de mesures pour obtenir une définition particulière, qui dépend des niveaux de bruit et de puissance et d'autres paramètres du système. Si la taille de la zone de localisation est inférieure à la taille maximale prédéterminée, le procédé passe à l'étape 516, où la position de l'unité mobile 106 est transmise aux services d'urgence 222.

Si la taille de la zone de localisation n'est pas inférieure à la taille maximale prédéterminée, le procédé revient à l'étape 504, où une autre distance instantanée est déterminée.

A l'étape 514, deux zones de localisation possibles de l'unité mobile 106 sont calculées sur la base de la dernière distance instantanée mesurée et d'au moins une distance instantanée précédemment déterminée (distance instantanée précédente). Cependant, dans le mode de réalisation préféré, toutes les distances instantanées qui ont été déterminées sont utilisées pour calculer les deux zones de localisation. Comme discuté plus haut en référence à la figure 4, l'algorithme de localisation utilise une pluralité de mesures de distances instantanées pour converger vers une zone de localisation. Lorsque le nombre de mesures de distances instantanées augmente, la taille de la zone de localisation décroît. En conséquence, le procédé se poursuit et répète les étapes 504 à 512 jusqu'à ce qu'il détermine, à l'étape 512, que la taille de la zone de localisation est inférieure à la taille maximale prédéterminée. graphiquement, les différentes distances instantanées se coupent pour fournir une pluralité d'intersections.

La figure 5b est un organigramme d'un procédé permettant de déterminer la première distance instantanée (étape 502) et la deuxième distance instantanée (étape 504) selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. A l'étape 518, l'appareil (satellite) 102 transmet le premier signal à l'unité mobile 106 à un temps de transmission du premier signal.

Le signal est reçu par l'unité mobile 106 à l'étape 520 et retransmis à l'appareil (satellite) 102 après un délai de retransmission prédéterminé. Comme discuté plus haut, le délai de retransmission est maintenu à une valeur minimale stable.

A l'étape 522, l'appareil 102 reçoit le premier signal retransmis à un temps de réception du premier signal et enregistre le temps de réception.

A l'étape 524, l'appareil 102 transmet un deuxième signal à un temps de transmission du deuxième signal à l'unité mobile 106.

Le deuxième signal est reçu au niveau de l'unité mobile 106 et retransmis à l'appareil après le délai de retransmission prédéterminé à l'étape 526.

A l'étape 528, l'appareil 102 reçoit le deuxième signal à un temps de réception du deuxième signal et enregistre le temps de réception.

A l'étape 530, l'appareil 102 transmet à la station terrestre un message contenant le temps de transmission du premier signal, le temps de réception du premier signal, le temps de transmission du deuxième signal, le temps de réception du deuxième signal. Comme discuté plus haut, les temps de propagation du signal peuvent être relayés vers la station terrestre 108 au moyen de l'un quelconque de divers procédés. Par exemple, les temps de propagation du signal peuvent être calculés au niveau de l'appareil et transmis à la station terrestre 108 sous forme d'une différence de temps plutôt que sous forme d'un temps de transmission et d'un temps de réception.

A l'étape 532, la station terrestre 108 détermine la première sphère 320 d'une pluralité de positions situées à une distance de l'appareil 102 sur la base de la différence entre le temps de transmission du premier signal et le temps de réception du premier signal. Comme discuté plus haut, le temps de propagation du premier signal est calculé en soustrayant le délai de retransmission de l'unité mobile 106 de la différence entre le temps de transmission du premier signal et le temps de réception du premier signal et en divisant le résultat par deux. En multipliant le temps de transmission du premier signal par la vitesse de la lumière, on obtient une distance entre l'appareil 102 et l'unité mobile 106. Cette distance définit une pluralité de positions situées sur une sphère 320 dont le centre est à la position 304 de l'appareil 102 au premier temps de réception et dont un rayon 308 est égal à la distance.

A l'étape 534, une deuxième sphère 322 d'une pluralité de positions situées à une distance de l'appareil 102 est déterminée sur la base du temps de propagation du

deuxième signal. Le temps de propagation du deuxième signal est calculé en soustrayant le délai de retransmission de l'unité mobile 106 de la différence entre le temps de transmission du deuxième signal et le temps de réception du deuxième signal et en divisant le résultat par deux. En multipliant le temps de transmission du deuxième signal par la vitesse de la lumière, on obtient une distance entre l'appareil 102 et l'unité mobile 106. Cette distance définit une pluralité de positions situées sur une sphère 322 dont le centre est à la position 306 de l'appareil 102 au deuxième temps de réception et dont un rayon 310 est égal à la distance.

A l'étape 536, une première distance instantanée est calculée sur la base de l'intersection entre la première sphère 320 et la fonction de terrain de la surface de la Terre 104. Géométriquement, l'intersection entre la première sphère 320 et la fonction de terrain de la Terre 104 donne une pluralité sensiblement circulaire de positions se trouvant à la surface de la Terre 104. La forme géométrique de la pluralité de positions possibles s'approche d'un cercle lorsque la fonction de terrain tend à décrire un plan plat. En d'autres termes, des différences d'altitude sur la surface de la Terre 104 déforment la forme circulaire de la pluralité de positions possibles de l'unité mobile 106 à la surface de la Terre 104.

A l'étape 538, une deuxième distance instantanée est calculée sur la base de l'intersection entre la deuxième sphère 322 et la fonction de terrain de la surface de la Terre 104. Comme pour la première sphère 320, l'intersection entre la deuxième sphère 322 et la fonction de terrain de la Terre 104 donne une pluralité sensiblement circulaire de positions se trouvant à la surface de la Terre 104. La forme géométrique de la pluralité de positions possibles s'approche d'un cercle lorsque la fonction de terrain tend à décrire un plan plat.

La figure 5c est un organigramme d'un procédé permettant de déterminer la position 414 de l'unité mobile

106 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. La rotation de la Terre 104 fait que la trajectoire orbitale 110 du satellite 102 présente une certaine asymétrie latérale vu du sol. Grâce à cette asymétrie, l'une des deux solutions est "meilleure" que l'autre dans le sens où la séquence de distances mesurées 421-426 correspond mieux à ce qui est observé en cette position [c'est-à-dire, une valeur plus petite de J(x,y)].

En conséquence, dans le mode de réalisation préféré, l'algorithme de localisation est exécuté en utilisant une estimation initiale afin de déterminer une première solution de position. Une image symétrique de la première solution de position est utilisée comme estimation initiale pour déterminer une deuxième solution de position. Les valeurs des restes de mesure pour les deux solutions de position sont comparées afin de déterminer la solution correcte.

A l'étape 540, l'algorithme de localisation est exécuté en utilisant une estimation de position initiale (xo, yo) 428 et en lui permettant de converger vers l'une des deux solutions désignée par (xa, ya). La valeur minimale locale de J (x, y) est Ja, où Ja = J(xa,ya).

A l'étape 542, l'algorithme de localisation est exécuté en utilisant une image symétrique (xa,-ya) de l'estimation de position précédemment obtenue (xa, ya) comme deuxième estimation initiale, où l'image symétrique (xa,-ya) se trouve sur le côté opposé de la trace au sol 404. Du fait que l'image symétrique (xa,-ya) est très proche de la deuxième solution de l'algorithme, l'algorithme converge vers la deuxième solution (Xb, yb) où Jb = J(xb,yb) .

A l'étape 544, Ja est comparé à Jb pour déterminer si Ja < Jb. Si Ja < Jb, le procédé passe à l'étape 548 où il est déterminé si la première estimation de position (xa, ya) de l'unité mobile 106 (trouvée lors de l'estimation initiale) contient la position "réelle" de l'unité mobile 106. Donc, les restes de mesure de la solution utilisant l'estimation de position initiale (xo, yo) 428 sont comparés aux restes

de mesure de la solution utilisant l'image symétrique (xa,ya) de la solution trouvée en utilisant l'estimation initiale (xo, yo) 428.

Si Ja > Jb, le procédé passe à l'étape 546 où il est déterminé que la position de l'utilisateur mobile 106 est contenue dans la deuxième estimation de zone de localisation (Xb, Yb) trouvée en utilisant l'image symétrique (xa,-ya) de la première estimation de zone de localisation (xa, Va).

PERFORMANCES TYPES ATTENDUES POUR LE MODE DE
REALISATION PREFERE
Des simulations sur ordinateur ont été exécutées pour évaluer les performances potentielles du procédé de localisation d'une unité mobile 106 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. Les spécialistes de la technique reconnaîtront que les résultats suivants peuvent ne pas inclure toutes les sources d'erreur. Les conditions suivantes sont supposées : l'altitude du satellite 102 est de 800 km (jugée classique pour les constellations LEO). Des mesures de distances instantanées 421-426 à impulsions bilatérales (ou à large bande) avec une erreur de 5 mètres efficaces (jugée une valeur raisonnable, comparable à GPS) sont exécutées toutes les secondes et l'incertitude concernant l'altitude de l'unité mobile 106 est de 30 mètres efficaces. Une zone de service de 2000 km sur 2000 km est supposée, qui est centrée au niveau de la position de la trace au sol 404 du satellite au moment où les mesures. du signal horaire débutent.

Chacune des figures 6,7 et 8 représente la probabilité (exprimée en pour cent) selon laquelle la position (x, y) d'une unité mobile 106 située de manière aléatoire dans la zone de service sera déterminée avec une erreur inférieure à l'erreur de positionnement quadratique moyenne admissible représentée sur l'axe horizontal en utilisant le procédé de localisation de l'unité mobile 106 selon le mode de réalisation préféré de la présente

invention. Tous les paramètres des figures 6,7 et 8 sont identiques sauf en ce qui concerne les temps de mesure cumulés, qui sont, respectivement, de 10,60 et 120 secondes (11,61 et 121 mesures de distances bilatérales). Ces résultats supposent que la résolution de l'ambiguïté latérale a été correctement déterminée.

La figure 9 est une représentation graphique des performances de résolution de l'ambiguïté latérale du procédé de localisation 414 d'une unité mobile 106 selon le mode de réalisation préféré. Des analyses et des simulations ont été exécutées pour déterminer avec quel degré de fiabilité la rotation de la Terre 404 peut être utilisée pour résoudre ce qui sinon serait l'ambiguïté latérale inhérente de la détermination par un satellite 102 unique de la position 414 d'une unité mobile. En général, les performances de résolution de l'ambiguïté s'améliorent lorsque l'angle d'inclinaison de la trajectoire orbitale 110 du satellite augmente, lorsque la latitude de l'unité mobile 106 augmente et lorsque la durée du processus de mesure de distance instantanée augmente. Les performances ne dépendent pas considérablement de l'inclinaison de la trajectoire orbitale 110 du satellite pour des angles d'inclinaison supérieurs à 60 degrés environ.

Une courbe type des performances de résolution de l'ambiguïté est représentée sur la figure 9 pour une orbite polaire du satellite à une altitude de 800 km dans une zone de service de 2000 km sur 2000 km alignée avec la trace au sol du satellite. Le centre de cette zone est la position de la trace au sol 404 du satellite lorsque les mesures de distances instantanées débutent et est supposé être à 35 degrés de latitude Nord (ou Sud). On suppose également qu'une mesure de distance bilatérale est effectuée à chaque seconde, avec une erreur de 5 mètres efficaces pour chaque mesure et que l'incertitude concernant l'altitude de l'unité mobile 106 est de 30 mètres efficaces. L'axe vertical du graphique de la figure 9 représente la probabilité d'une résolution de l'ambiguïté latérale

réussie pour une durée donnée si l'unité mobile 106 est positionnée de manière aléatoire dans la zone de service (avec une répartition statistique uniforme). Comme le montre la figure 9, il s'écoule un temps d'attente minimum, de l'ordre de 15 secondes, avant qu'une résolution fiable de l'ambiguïté puisse être obtenue. Néanmoins, en 30 secondes environ, une résolution correcte de l'ambiguïté se produit pour environ 99% des unités mobiles 106. La probabilité la plus élevée de défaillance se produit pour une unité mobile 106 qui a la malchance de se trouver à proximité de la trace au sol 404 du satellite, où la médiocre dilution géométrique de la précision (DGDP) peut provoquer de grandes erreurs de positionnement inacceptables.

AUTRES MODES DE REALISATION A CHEMIN DE TRANSMISSION
UNIQUE
Dans une troisième variante de réalisation de la présente invention, l'unité mobile transmet une pluralité de signaux à un appareil (satellite) 102 se déplaçant audessus de la surface de la Terre 104. En comparaison avec le mode de réalisation préféré, les signaux ne proviennent pas du satellite 102. L'architecture du système est similaire à celle décrite plus haut concernant le mode de réalisation préféré, sauf que l'horloge 205 dans l'unité mobile 106, l'horloge 216 dans l'appareil 102 et l'horloge (non représentée) dans la station terrestre 108 doivent être beaucoup plus précises que dans le mode de réalisation préféré et doivent, en général, avoir une erreur ne dépassant pas 1 partie par million.

Le procédé permettant de déterminer la position géographique de l'unité mobile 106 selon la troisième variante de réalisation est similaire au procédé préféré décrit plus haut en référence à la figure 5a. Dans une situation d'urgence, l'utilisateur de l'unité mobile 106 lance la transmission d'une pluralité de signaux depuis l'unité mobile 106 en activant l'interrupteur 202. Lorsque l'interrupteur 202 est activé, un régisseur 204 obtient un

numéro d'identification d'utilisateur et des informations relatives au signal provenant de la mémoire 208. Les informations relatives au signal incluent la fréquence du signal, la durée du signal et d'autres paramètres requis pour transmettre la pluralité de signaux au satellite 102.

L'émetteur qui fait partie d'un émetteur-récepteur 210 transmet la pluralité de signaux au satellite 102.

Dans la troisième variante de réalisation de la présente invention au moins quatre signaux sont envoyés depuis l'unité mobile 106 vers le satellite 102. Le temps entre les temps de transmission peut être compris entre environ 10 millisecondes et 1000 millisecondes et dépend de plusieurs facteurs. La synchronisation optimale des temps de transmission dépend du système de télécommunications par satellites 100 particulier et de paramètres comme le temps maximal admis pour déterminer la position de l'unité mobile, la précision désirée de la position estimée, la vitesse du satellite, la force des signaux, la précision des horloges (295,216), le délai de retransmission de l'unité mobile, la distance anticipée maximale parcourue par les signaux et d'autres facteurs connus des spécialistes de la technique. La durée des signaux dépend également de ces facteurs et est comprise entre 0,1 et 1,0 ms.

Bien que seuls quatre signaux soient requis pour localiser l'unité mobile 106 (trois pour déterminer les deux positions possibles de l'unité mobile et un quatrième pour résoudre l'ambiguïté latérale), des signaux supplémentaire sont transmis en permanence par l'unité mobile 106 pour produire un résultat plus précis grâce à la réception de multiples signaux au niveau du satellite 102.

Le satellite 102 reçoit la pluralité de signaux par l'intermédiaire d'un récepteur placé dans l'émetteurrécepteur 212 du satellite 102. Comme expliqué plus en détail ci-après, le régisseur 214 du satellite 102 transmet des messages à la station terrestre 108 par l'intermédiaire de l'émetteur-récepteur 212. Ainsi, comme discuté ci-après,

une horloge 216 détermine les temps de réception de la pluralité de signaux.

Les messages provenant du satellite 102 sont reçus par un récepteur placé dans l'émetteur-récepteur 218 de la station terrestre 108. Un régisseur 220 dans la station terrestre 108 détermine la position de l'unité mobile 106 sur la base des temps de réception transmis par le satellite 102 dans les messages.

La station terrestre 108 transmet la position de l'unité mobile 106 aux services d'urgence 222 qui peuvent inclure des services de pompiers, de secours, de police ou autres. De préférence, la station terrestre communique avec les services d'urgence 222 par l'intermédiaire d'un RCP.

Cependant, d'autres infrastructures peuvent être utilisées pour transmettre la position de l'unité mobile, telles qu'un système de télécommunications cellulaire, des systèmes à faisceaux hertziens point à point ou des systèmes de télécommunications haute fréquence.

La figure 10 est un schéma isométrique de l'appareil 102 se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre selon la troisième variante de réalisation de la présente invention. L'appareil 102 se déplace sur la trajectoire orbitale 110 qui est parallèle à l'axe x 406 et coupe l'axe z 410 à une altitude h. Le premier signal est reçu par le satellite 102 à un temps de réception qui correspond à un premier point de réception (x1, 0, h) 1008 sur la trajectoire orbitale 110. Le deuxième signal est reçu par le satellite 102 à un deuxième temps de réception qui correspond à un deuxième point de réception (x2, 0, h) 1010.

Les premier et deuxième temps de réception sont représentés respectivement par t1 et t2 et l'intervalle de temps entre les temps de transmission des signaux est représenté par T.

L'unité mobile 106 est située en (x, y, 0) 1002 sur la surface (402) de la Terre 104. La distance 1004 entre le premier point de réception 1008 et la position 1002 de l'unité mobile 106 est la distance parcourue par le premier signal et la distance 1006 entre le deuxième point de

réception 1010 et la position 1002 de l'unité mobile est la distance parcourue par le deuxième signal.

Si k est égal à la différence entre les deux distances 1004,1006, alors k est égal à (t2 - t1 - T)/c où c est la vitesse de la lumière. Ainsi, la position 1002 de l'unité mobile se trouve sur une première hyperbole 1012.

A(x - a)2 - By2 = C (15) où a = 1/2 (x2 + x1)
A = 4(x2 - x1)2 - 4k2 (16)
B = 4k2
C = 2k2 (x2 - x1) + 4k2h2 - k4
De préférence, le satellite 102 "horodate" chaque signal de la pluralité de signaux lorsqu'il est reçu depuis l'unité mobile 106. En d'autres termes, les temps de réception de chacun des signaux sont enregistrés. De préférence, chaque temps de réception enregistré est transmis à la station terrestre 108 dans un message. Les temps de réception peuvent être transmis à la station terrestre 108 d'une variété de manières. Par exemple, plusieurs temps de réception peuvent être stockés et transmis dans un même message ou chaque temps de réception peut être transmis dans un message unique.

Dans une quatrième variante de réalisation, le satellite exécute la fonction d'une station répétitrice en relayant la pluralité de signaux directement vers la station terrestre 108. Dans des systèmes utilisant des procédés à commutation de paquets ou d'autres techniques de télécommunications qui résultent en retards variables, la station terrestre 108 compense les retards variables en utilisant des techniques connues. La station terrestre 108 détermine les temps de réception de signal du satellite 102 sur la base des temps auxquels la pluralité de signaux est reçue au niveau de la station terrestre 108 et d'autres paramètres du système de télécommunications. Donc, les

temps de réception sont déterminés par la station terrestre 108 dans la quatrième variante de réalisation et reçus dans un message par la station terrestre 108 dans la troisième variante de réalisation.

La figure 11 est une vue de dessus de l'appareil (satellite) 102 se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre 104 selon la troisième variante de réalisation de la présente invention. La station terrestre 108 détermine les deux positions possibles 1102,1104 de l'unité mobile 106 en utilisant le temps de réception du premier signal (premier temps de réception), le temps de réception du deuxième signal (deuxième temps de réception) et le temps de réception du troisième signal (troisième temps de réception). Une première distance instantanée est déterminée en utilisant les premier et deuxième temps de réception. Bien que similaires à de nombreux égards, les distances instantanées définies dans le mode de réalisation préféré diffèrent de celles décrites en référence à propos de la troisième variante de réalisation. Comme décrit plus haut, les distances instantanées 308,310 du mode de réalisation préféré peuvent être interprétées comme un cercle défini par un rayon qui correspond à la longueur de la distance instantanée et où le cercle a pour centre la position du satellite. Dans la troisième variante de réalisation, cependant, les distances instantanées définissent des hyperboles. En d'autres termes, la courbe géométrique représentant la pluralité de positions possibles de l'unité mobile 106 sur la surface de la Terre est une hyperbole et non un cercle. La différence entre les courbes géométriques est due à la relation entre le temps de propagation des signaux et le temps nécessaire pour que le satellite parcoure une distance donnée. Dans le mode de réalisation préféré, la position du satellite peut être considérée comme stationnaire pendant que les mesures sont prises pour déterminer une distance instantanée. Dans la troisième variante de réalisation, cependant, le mouvement du satellite est pertinent pendant la mesure. Dans la

troisième variante de réalisation, le satellite ne peut pas être considéré comme stationnaire pendant les mesures. En conséquence, la pluralité de positions possibles de l'unité mobile 106 est représentée par une hyperbole dans la troisième variante de réalisation et par un cercle dans le mode de réalisation préféré et dépend de la topographie de la Terre.

En mesurant la différence entre les premier et deuxième temps de réception et en soustrayant la période de temps prédéterminée, un premier décalage temporel est déterminé. En d'autres termes, un calcul Doppler inversé est exécuté pour déterminer la première distance instantanée définie par la première hyperbole 1012. En utilisant le premier décalage temporel, la station terrestre 108 détermine la première distance instantanée en appliquant l'équation (15) ci-dessus.

Le satellite 102 reçoit le troisième signal provenant de l'unité mobile 106 à un troisième temps de réception 1104. En utilisant les deuxième et troisième temps de réception, la station terrestre 108 détermine la deuxième distance instantanée définie par une deuxième hyperbole 1102. La deuxième distance instantanée est calculée en utilisant le même procédé que celui décrit plus haut, sauf que les deuxième et troisième temps de réception sont utilisés à la place des premier et deuxième temps de réception. Un calcul Doppler inversé utilisant les deuxième et troisième temps de réception donne la deuxième distance instantanée.

Comme le montre la figure 11, la première hyperbole 1012 définit les positions possibles de l'unité mobile 106 qui sont situées à la première distance instantanée du satellite 102 à un temps de réception du deuxième signal.

De même, une deuxième hyperbole 1102 définit les positions possibles de l'unité mobile qui sont situées à la deuxième distance instantanée du satellite 102 à un temps de réception du troisième signal. La station terrestre 108 détermine deux positions possibles 1106,1108 de l'unité

mobile 106 sur la base de l'intersection des deux hyperboles 1012, 1102.

Dans les troisième et quatrième variantes de réalisation, l'ambiguïté latérale est résolue en utilisant un procédé similaire au procédé du mode de réalisation préféré. En général, les restes de mesure sont plus petits pour la position réelle de l'unité mobile 106 que pour la position ambiguë sur le côté opposé de la trace au sol 404 du satellite.

La figure 12 est un organigramme d'un procédé permettant de déterminer la première distance instantanée (étape 502 sur la figure 5a) et la deuxième distance instantanée (étape 504 sur la figure 5a) selon la troisième variante de réalisation de la présente invention. A l'étape 1202, l'unité mobile 106 transmet le premier signal à l'appareil (satellite) 102 à un temps de transmission du premier signal et enregistre le temps de réception du premier signal.

A l'étape 1204, le satellite 102 reçoit le premier signal au temps de réception du premier signal.

A l'étape 1206, l'unité mobile 106 transmet un deuxième signal au satellite 102.

A l'étape 1208, le satellite 102 reçoit le deuxième signal au temps de réception du deuxième signal et enregistre le temps de réception.

A l'étape 1210, l'unité mobile 106 transmet au satellite 102 un troisième signal au temps de transmission du troisième signal.

Le satellite 102 enregistre le temps de réception du troisième signal après avoir reçu le signal au temps de transmission du troisième signal à l'étape 1212.

A l'étape 1214, le satellite 102 transmet un message à la station terrestre 108 qui inclut le temps de réception du premier signal, le temps de réception du deuxième signal et le temps de réception du troisième signal.

En utilisant les informations contenues dans le message en plus d'autres données connues, la station

terrestre 108 détermine un premier hyperboloïde représentant une pluralité de positions situées à une distance du satellite pendant son déplacement sur la trajectoire de vol du satellite à l'étape 1216.

L'hyperboloïde est basé sur la différence entre le deuxième temps de réception et le premier temps de réception et la période connue entre les temps de transmission des premier et deuxième signaux. Les spécialistes de la technique reconnaîtront les similitudes entre les sphères 320,322 discutées en référence au mode de réalisation préféré et les hyperboloïdes mentionnés dans la troisième variante de réalisation. Comme nous l'avons vu plus haut, l'équation (15) prend en compte l'intersection d'un plan 402 et de l'hyperboloïde pour définir une hyperbole 1012. Bien que la surface de la Terre 104 ait été ramenée approximativement à une surface plate plane 402 pour la démonstration, les spécialistes de la technique reconnaîtront que la surface de la Terre 104 est définie par la fonction de terrain discutée plus haut. En conséquence, à l'étape 1216, l'hyperboloïde tridimensionnel est déterminé et inclut toutes les positions possibles de l'unité mobile 106 au temps de réception du deuxième signal. Comme nous le verrons plus loin en référence à l'étape 1220, l'intersection entre l'hyperboloïde et la fonction de terrain de la surface de la Terre donne une hyperbole 1012 des positions possibles de l'unité mobile sur la surface de la Terre.

A l'étape 1218, la station terrestre 108 détermine le deuxième hyperboloïde représentant une pluralité de positions situées à une distance du satellite 102 basé sur la différence entre le temps de réception du troisième signal, le temps de réception du deuxième signal et la période (T) entre les deuxième et troisième temps de transmission.

La première distance instantanée est calculée sur la base de l'intersection entre le premier hyperboloïde et la fonction de terrain de la surface de la Terre 104 à l'étape

1220. Bien que la surface de la Terre 104 s'approche approximativement d'un plan 402, la fonction de terrain de la Terre 104 définit plus précisément la surface. L'intersection de la fonction de terrain et du premier hyperboloïde donne une pluralité de positions possibles de l'unité mobile (1012) sur la surface de la Terre. La forme géométrique de la pluralité de positions de l'unité mobile s'approche d'une hyperbole 1012 lorsque la fonction de terrain définit plus précisément un plan 402.

A l'étape 1222, la station terrestre calcule la deuxième distance instantanée sur la base de l'intersection entre le deuxième hyperboloïde et la fonction de terrain de la surface de la Terre 104.

Le procédé permettant de déterminer la position géographique d'une unité mobile selon la troisième variante de réalisation se poursuit comme décrit en référence aux figures 5a et 5c, sauf que les distances instantanées sont hyperboliques dans les troisième et quatrième autres modes de réalisation alors qu'elles sont circulaires dans le mode de réalisation préféré, la première variante de réalisation et la deuxième variante de réalisation.

Donc, la position de l'unité mobile 106 est déterminée en envoyant une pluralité de signaux depuis l'unité mobile 106 vers un appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre. Dans certains modes de réalisation, le signal naît dans l'appareil et est retransmis par l'unité mobile 106 après un délai de retransmission prédéterminé. Dans d'autres modes de réalisation, les signaux sont générés par l'unité mobile 106. Sur la base des temps de propagation des signaux, plusieurs distances instantanées sont déterminées, dans certains modes de réalisation, les distances instantanées ressemblent approximativement à des cercles et, dans d'autres modes de réalisation, elles ressemblent approximativement à des hyperboles se trouvant sur la surface de la Terre. Des intersections entre les courbes géométriques représentant les distances instantanées sont

utilisées pour déterminer deux positions possibles de l'unité mobile 106. L'ambiguïté est résolue en observant le mouvement de l'unité mobile 106 dû à la rotation de la Terre.

Bien que les différents modes de réalisation soient principalement décrits à l'aide de représentations géométriques, les modes de réalisation sont, de préférence, mis en #uvre en utilisant un algorithme comme le procédé des moindres carrés décrit plus haut.

Les descriptions précédentes du mode de réalisation préféré sont fournies pour permettre à un spécialiste de la technique d'utiliser la présente invention. Les spécialistes de la technique comprendront aisément que diverses modifications peuvent être apportées à ces modes de réalisation et que les principes généraux définis ici peuvent être appliqués à d'autres modes de réalisation sans faire preuve d'inventivité. Donc, l'invention ne doit être limitée que par les revendications suivantes, qui incluent tous les autres modes de réalisation et modifications, lorsqu'elles sont lues en association avec la description ci-dessus et les dessins annexés.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé permettant de déterminer une position géographique d'une unité mobile (106), le procédé comprenant les étapes suivantes : détermination d'une première distance instantanée entre un appareil (102) se déplaçant au-dessus d'une surface de la Terre (104) et l'unité mobile (106) sur la base d'un premier temps de propagation d'un premier signal ; détermination d'une deuxième distance instantanée entre l'appareil (102) et l'unité mobile (106) sur la base d'un deuxième temps de propagation d'un deuxième signal ; calcul de deux zones de localisation possibles de l'unité mobile (106) sur la base d'une intersection entre la première distance instantanée et la deuxième distance instantanée ; et identification de l'une des deux zones de localisation possibles comme étant la zone de localisation incluant la position de l'unité mobile (106) en observant un mouvement de l'unité mobile (106) dû à la rotation de la Terre (104).

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'appareil (102) se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre (104) est un satellite.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de détermination de la première distance instantanée comprend l'étape de multiplication du temps de propagation du premier signal par la vitesse du premier signal ; et dans lequel l'étape de détermination de la deuxième distance instantanée comprend l'étape de multiplication du temps de propagation du deuxième signal par la vitesse du deuxième signal.

4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du premier signal comprend les étapes suivantes :

transmission du premier signal depuis le satellite (102) vers l'unité mobile (106) à un premier temps de transmission ; transmission du premier signal depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; réception du premier signal au niveau du satellite (102) à un temps de réception du premier signal ; soustraction d'un retard de signal connu de l'unité mobile (106) d'un premier temps écoulé entre le premier temps de transmission et le premier temps de réception pour déterminer un temps égal à deux fois le temps de propagation du premier signal.

5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du deuxième signal comprend les étapes suivantes : transmission du deuxième signal depuis le satellite (102) vers l'unité mobile (106) à un deuxième temps de transmission ; transmission du deuxième signal depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; réception du deuxième signal au niveau du satellite (102) à un temps de réception du deuxième signal ; soustraction d'un retard de signal connu de l'unité mobile (106) d'un deuxième temps écoulé entre le deuxième temps de transmission et le deuxième temps de réception pour déterminer un temps égal à deux fois le temps de propagation du deuxième signal.

6. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du premier signal comprend les étapes suivantes : transmission du premier signal depuis une station terrestre (108) vers le satellite (102) à un premier temps de transmission ; transmission du premier signal depuis le satellite (102) vers l'unité mobile (106) ; transmission du premier signal depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ;

réception du premier signal au niveau du satellite (102) ; transmission du premier signal vers la station terrestre (108) depuis le satellite (102) ; réception du premier signal au niveau la station terrestre (108) à un premier temps de réception ; soustraction d'un retard de signal connu de l'unité mobile (106) d'un premier temps écoulé entre le premier temps de transmission et le premier temps de réception du signal ; soustraction d'un temps de propagation du premier signal bilatéral entre la station terrestre (108) et le satellite (102) d'un premier temps écoulé pour déterminer le temps de propagation du premier signal.

7. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du deuxième signal comprend les étapes suivantes : transmission du deuxième signal depuis une station terrestre (108) vers le satellite (102) à un deuxième temps de transmission ; transmission du deuxième signal depuis le satellite (102) vers l'unité mobile (106) ; transmission du deuxième signal depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; réception du deuxième signal au niveau du satellite (102) ; transmission du deuxième signal vers la station terrestre (108) depuis le satellite (102) ; réception du deuxième signal au niveau de la station terrestre (108) à un deuxième temps de réception ; soustraction d'un retard de signal connu de l'unité mobile (106) d'un deuxième temps écoulé entre le deuxième temps de transmission et le deuxième temps de réception du signal ; soustraction d'un temps de propagation du deuxième signal bilatéral entre la station terrestre (108) et le

satellite (102) d'un deuxième temps écoulé pour déterminer le temps de propagation du deuxième signal.

8. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du premier signal comprend les étapes suivantes : transmission d'un signal de référence depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; transmission du premier signal depuis l'unité mobile (106) après un premier retard après la transmission du signal de référence ; réception du signal de référence au niveau du satellite (102) à un temps de réception du signal de référence ; réception du premier signal au niveau du satellite (102) à un temps de réception du premier signal ; et soustraction du premier retard d'une différence entre le temps de réception du premier signal et le temps de réception du signal de référence.

9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du deuxième signal comprend les étapes suivantes : transmission du deuxième signal depuis l'unité mobile (106) après un deuxième retard après la transmission du premier signal ; réception du deuxième signal au niveau du satellite (102) à un temps de réception du deuxième signal ; soustraction du deuxième retard d'une différence entre le temps de réception du deuxième signal et le temps de réception du premier signal.

10. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre les étapes suivantes : répétition de l'étape de détermination de la deuxième distance instantanée pour déterminer une pluralité de distances instantanées ; calcul d'une pluralité de positions possibles de l'unité mobile (106) sur la base d'une pluralité d'intersections entre une dernière distance instantanée de

la pluralité de distances instantanées et une distance instantanée précédente ; et identification d'une position possible de la pluralité de positions possibles comme étant la position de l'unité mobile.

11. Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre l'étape consistant à utiliser la distance instantanée précédente pour calculer la dernière distance instantanée.

12. Procédé permettant de déterminer une position géographique d'une unité mobile (106), le procédé comprenant les étapes suivantes : détermination d'une pluralité de distances instantanées entre un appareil (102) se déplaçant au-dessus d'une surface de la Terre (104) et l'unité mobile (106) sur la base d'une pluralité de temps de propagation d'une pluralité de signaux ; calcul d'une pluralité de paires de positions possibles de l'unité mobile (106) sur la base d'une intersection entre une dernière distance instantanée et une distance instantanée précédente et sur la base d'une estimation précédente de la position de l'unité mobile (106) ; identification d'une paire de positions la plus probable parmi les paires de positions possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106) ; et identification de l'une des deux positions possibles de la paire de positions la plus probable comme étant la position de l'unité mobile (106) en observant un mouvement de l'unité mobile (106) dû à la rotation de la Terre (104).

13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'appareil se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre (104) est un satellite.

14. Appareil pour déterminer la position géographique d'une unité mobile (106), l'appareil comprenant : un récepteur adapté à recevoir un premier signal à un premier temps de réception et un deuxième signal à un deuxième temps de réception, le premier signal et le

deuxième signal étant transmis depuis l'unité mobile (106) ; dans lequel le premier signal exige un temps de propagation du premier signal pour se propager entre l'appareil (102) et l'unité mobile (106) et dans lequel le deuxième signal exige un temps de propagation du deuxième signal pour se propager entre l'appareil (102) et l'unité mobile (106) ; un processeur couplé au récepteur, le processeur étant adapté à : déterminer une première distance instantanée entre le satellite (102) et l'unité mobile (106) sur la base du temps de propagation du premier signal ; déterminer une deuxième distance instantanée entre le satellite (102) et l'unité mobile (106) sur la base du temps de propagation du deuxième signal ; calculer deux zones de localisation possibles de l'unité mobile (106) sur la base d'une intersection entre la première distance instantanée et la deuxième distance instantanée ; et identifier l'une des deux zones de localisation possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106) en observant un mouvement de l'unité mobile (106) dû à la rotation de la Terre (104).

15. Appareil selon la revendication 14, comprenant en outre un émetteur couplé au processeur, l'émetteur étant adapté à transmettre à l'unité mobile (106) le premier signal à un premier temps de transmission et le deuxième signal à un deuxième temps de transmission.

16. Satellite selon la revendication 15, dans lequel le processeur est adapté à déterminer le temps de propagation du premier signal en soustrayant un délai de retransmission connu de l'unité mobile (106) d'un temps écoulé entre le premier temps de transmission et le premier temps de réception.

17. Appareil selon la revendication 13, dans lequel le processeur est adapté à déterminer le temps de propagation du deuxième signal en soustrayant un délai de

retransmission connu de l'unité mobile (106) d'un temps écoulé entre le deuxième temps de transmission et le deuxième temps de réception.

18. Appareil selon la revendication 17, qui est adapté à être couplé à un satellite (102).

19. Appareil pour déterminer une position géographique d'une unité mobile (106), ledit appareil comprenant : un émetteur adapté à transmettre une pluralité de signaux vers l'unité mobile (106) ; un récepteur adapté à recevoir la pluralité de signaux retransmis depuis l'unité mobile (106), où chaque signal de la pluralité de signaux exige un temps de propagation pour se propager depuis l'appareil vers l'unité mobile (106) résultant en une pluralité de temps de propagation ; et un processeur couplé au récepteur et à l'émetteur, le processeur étant adapté à : déterminer une pluralité de distances instantanées sur la base de la pluralité de temps de propagation ; calculer deux positions les plus probables de l'unité mobile (106) sur la base d'une pluralité d'intersections de la pluralité de distances; identifier l'une des deux positions les plus probables de l'unité mobile (106) comme étant la position de l'unité mobile (106) en observant un mouvement de l'unité mobile (106) dû à la rotation de la Terre (104).

20. Station terrestre dans un système à satellites (102) pour déterminer une position géographique d'une unité mobile (106), la station terrestre (108) comprenant : un récepteur adapté à recevoir un premier signal à un premier temps de réception et un deuxième signal à un deuxième temps de réception, le premier signal et le deuxième signal étant transmis depuis l'unité mobile (106) par l'intermédiaire d'un satellite (102) ; dans lequel le premier signal exige un temps de propagation du premier signal pour se propager entre le satellite (102) et l'unité

mobile (106) et dans lequel le deuxième signal exige un temps de propagation du deuxième signal pour se propager entre le satellite (102) et l'unité mobile (106) ; un processeur couplé au récepteur, le processeur étant adapté à : déterminer une première distance instantanée entre le satellite (102) et l'unité mobile (106) sur la base du temps de propagation du premier signal ; déterminer une deuxième distance instantanée entre le satellite (102) et l'unité mobile (106) sur la base du temps de propagation du deuxième signal ; calculer deux zones de localisation possibles de l'unité mobile (106) sur la base d'une intersection entre la première distance instantanée et la deuxième distance instantanée ; et identifier l'une des deux zones de localisation possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106) en observant un mouvement de l'unité mobile (106) dû à la rotation de la Terre (104).

21. Station terrestre selon la revendication 20, comprenant en outre un émetteur couplé au processeur, l'émetteur étant adapté à transmettre à l'unité mobile (106) le premier signal à un premier temps de transmission et le deuxième signal à un deuxième temps de transmission.

22. Station terrestre selon la revendication 21, dans laquelle le processeur est adapté à déterminer le temps de propagation du premier signal en soustrayant un délai de retransmission connu de l'unité mobile (106) d'un temps écoulé entre le premier temps de transmission et le premier temps de réception et en soustrayant un temps de propagation du satellite (102) vers la station terrestre (108) du temps écoulé.

23. Station terrestre selon la revendication 21, dans laquelle le processeur est adapté à déterminer le temps de propagation du deuxième signal en soustrayant un délai de retransmission connu de l'unité mobile (106) d'un temps écoulé entre le deuxième temps de transmission et le

deuxième temps de réception et en soustrayant un temps de propagation du satellite (102) vers la station terrestre (108) du temps écoulé.

24. Procédé permettant de déterminer une position géographique d'une unité mobile (106) avec un unique satellite (102), le procédé comprenant les étapes suivantes : détermination d'une première distance instantanée entre un satellite (102) et l'unité mobile (106) sur la base d'une différence de temps entre la réception d'un premier signal et la réception d'un deuxième signal transmis depuis l'unité mobile (106) ; détermination d'une deuxième distance instantanée entre le satellite (102) et l'unité mobile (106) sur la base d'une différence de temps entre la réception du deuxième signal et la réception d'un troisième signal transmis depuis l'unité mobile (106) ; calcul de deux zones de localisation possibles de l'unité mobile (106) sur la base d'une intersection entre la première distance instantanée et la deuxième distance instantanée ; et identification de l'une des deux zones de localisation possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106) sur la base d'une différence de temps entre la réception d'un quatrième signal et du troisième signal due la rotation de la Terre (104).

25. Procédé selon la revendication 24, dans lequel l'étape de détermination de la première distance instantanée comprend l'étape de calcul de la première distance instantanée sur la base d'une vélocité du satellite (102).

26. Procédé selon la revendication 24, dans lequel l'étape de détermination d'une deuxième distance instantanée comprend l'étape de calcul de la deuxième distance instantanée sur la base d'une vélocité du satellite (102) .

27. Procédé selon la revendication 24, dans lequel l'étape de détermination de la première distance instantanée comprend les étapes suivantes : détermination d'un temps de réception du premier signal ; détermination d'un temps de réception du deuxième signal ; soustraction du temps de réception du premier signal du temps de réception du deuxième signal pour produire une première différence de temps de réception ; soustraction d'une période de temps prédéterminée de la première différence de temps de réception pour déterminer un premier décalage temporel, le premier signal et le deuxième signal étant transmis à des temps séparés par la période de temps prédéterminée ; et calcul de la première distance instantanée sur la base du décalage temporel, de la vitesse de la lumière et de la vélocité du satellite (102).

28. Procédé selon la revendication 27, dans lequel l'étape de détermination de la deuxième distance instantanée comprend les étapes suivantes : détermination d'un temps de réception du troisième signal ; détermination d'un temps de réception du quatrième signal ; soustraction du temps de réception du troisième signal du temps de réception du quatrième signal pour produire une deuxième différence de temps de réception ; soustraction d'une deuxième période de temps prédéterminée de la deuxième différence de temps de réception pour déterminer un deuxième décalage temporel, le troisième signal et le quatrième signal étant transmis à des temps séparés par la deuxième période de temps prédéterminée ; et calcul de la deuxième distance instantanée sur la base du décalage temporel, de la vitesse de la lumière et de la vélocité du satellite (102).

29. Procédé selon la revendication 28, comprenant en outre l'étape de réception au niveau de la station terrestre (108) d'une pluralité de messages provenant du satellite (102), les messages contenant le premier temps de réception, le deuxième temps de réception, le troisième temps de réception et le quatrième temps de réception.

30. Station terrestre couplée dans un système de télécommunications par satellites (102), la station terrestre (108) comprenant : un récepteur adapté à recevoir une pluralité de messages provenant d'un unique satellite (102), chaque message de la pluralité de messages contenant des temps de réception d'une pluralité de signaux transmis depuis une unité mobile (106) vers le satellite (102) à des intervalles de temps prédéterminés ; un processeur couplé au récepteur, le processeur étant adapté à déterminer une position de l'unité mobile (106) sur la base des différences de temps entre les temps de réception de la pluralité de messages.

31. Station terrestre selon la revendication 30, comprenant en outre un émetteur couplé au processeur, l'émetteur étant adapté à transmettre la position de l'unité mobile (106) à un fournisseur de services d'urgence.

32. Processeur couplé dans une station terrestre (108) d'un système de télécommunications par satellites (102), le processeur étant adapté à exécuter les étapes suivantes : détermination d'une première distance instantanée entre un satellite (102) et une unité mobile (106) sur la base d'une différence de temps entre la réception d'un premier signal et la réception d'un deuxième signal transmis depuis l'unité mobile (106) ; détermination d'une deuxième distance instantanée entre le satellite (102) et l'unité mobile (106) sur la base d'une différence de temps entre la réception du

deuxième signal et la réception d'un troisième signal transmis depuis l'unité mobile (106) ; calcul de deux zones de localisation possibles de l'unité mobile (106) sur la base d'une intersection entre la première distance instantanée et la deuxième distance instantanée ; et identification de l'une des deux zones de localisation possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106) sur la base d'une différence de temps entre la réception d'un quatrième signal et la réception du troisième signal due à la rotation de la Terre (104).

33. Système de télécommunications par satellites (102) comprenant : une unité mobile (106) adaptée à transmettre une pluralité de signaux séparés par des intervalles de temps prédéterminés ; un satellite (102) gravitant autour de la Terre (104) et adapté à transmettre une pluralité de messages contenant des temps de réception de la pluralité de signaux reçue au niveau du satellite (102) ; et une station terrestre (108) adaptée à déterminer une position de l'unité mobile (106) sur la base des différences entre les temps de réception.

34. Système de télécommunications par satellites (102) selon la revendication 33, dans lequel la station terrestre (108) détermine la position de l'unité mobile (106) en : déterminant deux distances simultanées entre le satellite (102) et l'unité mobile (106) sur la base des différences de temps ; déterminant deux zones de localisation possibles sur la base des deux distances simultanées ; et identifiant l'une des deux zones de localisation possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106) sur la base d'une différence de temps entre les temps de réception de deux signaux transmis par l'unité mobile

(106), la différence de temps résultant du mouvement de l'unité mobile (106) dû à la rotation de la Terre (104).

35. Procédé permettant de déterminer une position géographique d'une unité mobile (106), le procédé comprenant les étapes suivantes : réduction au minimum des résultats résiduels de l'équation des moindres carrés pour une pluralité de temps de propagation des signaux entre un appareil (102) se déplaçant au-dessus d'une surface de la Terre (104) et l'unité mobile (106) pour déterminer deux zones de localisation possibles de l'unité mobile (106) ; et identification de l'une des deux zones de localisation possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106) en observant une convergence de l'équation des moindres carrés vers la zone de localisation incluant la position de l'unité mobile (106) en raison du mouvement de l'unité mobile (106) résultant d'une rotation de la Terre (104).

36. Procédé permettant de déterminer une position géographique d'une unité mobile (106), le procédé comprenant les étapes suivantes : détermination d'une première équation géométrique définissant une première pluralité de distances instantanées potentielles entre un appareil (102) se déplaçant au-dessus d'une surface de la Terre (104) et l'unité mobile (106) sur la base d'un temps de propagation d'un premier signal ; détermination d'une deuxième équation géométrique définissant une deuxième pluralité de distances instantanées potentielles entre l'appareil (102) et l'unité mobile (106) sur la base d'un temps de propagation d'un deuxième signal ; calcul de deux zones de localisation possibles de l'unité mobile (106) sur la base d'une intersection entre la première équation géométrique et la deuxième équation géométrique ; et

identification de l'une des deux zones de localisation possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106) en observant un mouvement de l'unité mobile (106) dû à une rotation de la Terre (104).

37. Procédé selon la revendication 36, dans lequel l'appareil (102) se déplaçant au-dessus de la surface de la Terre (104) est un satellite.

38. Procédé selon la revendication 36, dans lequel l'étape de détermination de la première équation géométrique comprend l'étape de multiplication du temps de propagation du premier signal par la vitesse du premier signal ; et dans lequel l'étape de détermination de la deuxième équation géométrique comprend l'étape de multiplication du temps de propagation du deuxième signal par la vitesse du deuxième signal.

39. Procédé selon la revendication 38, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du premier signal comprend les étapes suivantes : transmission du premier signal depuis le satellite (102) vers l'unité mobile (106) à un premier temps de transmission ; transmission du premier signal depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; réception du premier signal au niveau du satellite (102) à un temps de réception du premier signal ; soustraction d'un retard de signal connu de l'unité mobile (106) d'un premier temps écoulé entre le premier temps de transmission et le premier temps de réception pour déterminer un temps égal à deux fois le temps de propagation du premier signal.

40. Procédé selon la revendication 38, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du deuxième signal comprend les étapes suivantes : transmission du deuxième signal depuis le satellite (102) vers l'unité mobile (106) à un deuxième temps de transmission ;

transmission du deuxième signal depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; réception du deuxième signal au niveau du satellite (102) à un temps de réception du deuxième signal ; soustraction d'un retard de signal connu de l'unité mobile (106) d'un deuxième temps écoulé entre le deuxième temps de transmission et le deuxième temps de réception pour déterminer un temps égal à deux fois le temps de propagation du deuxième signal.

41. Procédé selon la revendication 38, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du premier signal comprend les étapes suivantes : transmission du premier signal depuis une station terrestre (108) vers le satellite (102) à un premier temps de transmission ; transmission du premier signal depuis le satellite (102) vers l'unité mobile (106) ; transmission du premier signal depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; réception du premier signal au niveau du satellite (102) ; transmission du premier signal vers la station terrestre (108) depuis le satellite (102) ; réception du premier signal au niveau de la station terrestre (108) à un premier temps de réception ; soustraction d'un retard de signal connu de l'unité mobile (106) d'un premier temps écoulé entre le premier temps de transmission et le premier temps de réception du signal ; soustraction d'un temps de propagation du premier signal bilatéral entre la station terrestre (108) et le satellite (102) d'un premier temps écoulé pour déterminer le temps de propagation du premier signal.

42. Procédé selon la revendication 38, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du deuxième signal comprend les étapes suivantes :

transmission du deuxième signal depuis une station terrestre (108) vers le satellite (102) à un deuxième temps de transmission ; transmission du deuxième signal depuis le satellite (102) vers l'unité mobile (106) ; transmission du deuxième signal depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; réception du deuxième signal au niveau du satellite (102) ; transmission du deuxième signal vers la station terrestre (108) depuis le satellite (102) ; réception du deuxième signal au niveau la station terrestre (108) à un deuxième temps de réception ; soustraction d'un retard de signal connu de l'unité mobile (106) d'un deuxième temps écoulé entre le deuxième temps de transmission et le deuxième temps de réception du signal ; soustraction d'un temps de propagation du deuxième signal bilatéral entre la station terrestre (108) et le satellite (102) d'un deuxième temps écoulé pour déterminer le temps de propagation du deuxième signal.

43. Procédé selon la revendication 38, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du premier signal comprend les étapes suivantes : transmission d'un signal de référence depuis l'unité mobile (106) vers le satellite (102) ; transmission du premier signal depuis l'unité mobile (106) après un premier retard après la transmission du signal de référence ; réception du signal de référence au niveau du satellite (102) à un temps de réception du signal de référence ; réception du premier signal au niveau du satellite (102) à un temps de réception du premier signal ; et soustraction du premier retard d'une différence entre le temps de réception du premier signal et le temps de réception du signal de référence.

44. Procédé selon la revendication 43, dans lequel l'étape de détermination du temps de propagation du deuxième signal comprend les étapes suivantes : transmission du deuxième signal depuis l'unité mobile (106) après un deuxième retard après la transmission du premier signal ; réception du deuxième signal au niveau du satellite (102) à un temps de réception du deuxième signal ; soustraction du deuxième retard d'une différence entre le temps de réception du deuxième signal et le temps de réception du premier signal.

45. Procédé selon la revendication 36, comprenant en outre les étapes suivantes : répétition de l'étape de détermination de la deuxième équation géométrique pour déterminer une pluralité d'équations géométriques ; où chaque équation géométrique de la pluralité d'équations géométriques définit une pluralité de positions potentielles de l'unité mobile (106) ; calcul d'une pluralité de zones de localisation possibles sur la base d'une pluralité d'intersections entre une dernière équation géométrique et une équation géométrique ; et identification d'une zone de localisation possible de la pluralité de zones de localisation possibles comme incluant la position de l'unité mobile (106).

46. Procédé selon la revendication 45, comprenant en outre l'étape consistant à utiliser l'équation géométrique précédente pour calculer la dernière équation géométrique.