FR2834144A1 - Convertisseur et convertisseur inverse (moyenne, ecart), correcteur de boucle, recepteur et procede de reception bi-frequence associe les utilisant - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la radionavigation par satellite, notamment la radionavigation par satellite de type GPS (Global Positioning System), Galileo, GLONASS (Global Navigation Satellite System, définition russe). Les solutions préconisées par l'état de l'art pour corriger l'erreur ionosphérique par l'utilisation de récepteur bi-fréquence rendent la mesure moins robuste à la dynamique si la bande utilisée est étroite et moins précise si la bande utilisée est large.L'invention propose un procédé comportant au moins les étapes suivantes :- un changement de repère de la base bi-fréquence vers une base (moyenne, écart) (400),- une correction sur au moins la boucle aux écarts (400) afin d'obtenir la vitesse aux écarts dans cette base (moyenne, écart),- un changement de repère inverse (400) afin de calculer à partir de la vitesse aux écarts dans la base (moyenne, écart) la vitesse relative dans la base bi-fréquence,- une correction de la vitesse de code (180, 280) pour chacune des deux fréquences par la vitesse relative obtenue dans la base bi-fréquence.
Description
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L'invention concerne la radionavigation par satellite, notamment la radionavigation par satellite de type GPS (Global Positioning System),
Galileo, GLONASS (Global Navigation Satellite System, définition russe)...
Galileo, GLONASS (Global Navigation Satellite System, définition russe)...
La radionavigation par satellite permet d'obtenir la position du récepteur par une méthode voisine de la triangulation. Les distances sont mesurées à partir de signaux envoyés par des satellites.
Les signaux émis par les satellites sont formés par modulation de la porteuse du signal avec un code d'étalement. Ainsi, les signaux satellites permettent deux types de mesure afin de localiser le récepteur. De plus, la modulation de la porteuse par un code d'étalement étend le spectre dans la bande spectrale, ce qui accroît la résistance du système au brouillage.
Et, en outre, cela permet de dissocier les satellites (en utilisant un code différent par satellite).
Le premier type de mesure de distance par radionavigation par satellite est une mesure classique basée sur la porteuse du signal reçu. Les mesures basées sur la phase de la porteuse sont précises mais ambiguës. En effet, le récepteur est capable d'évaluer le nombre de longueur d'onde entre le satellite et le récepteur à modulo la longueur d'onde près.
Le deuxième type de mesure de distance utilise le code du signal reçu. Les mesures basées sur le code contrairement à celles basées sur la porteuse ne sont pas ambiguës, car le récepteur est capable d'évaluer le nombre entier de périodes de code entre le satellite et le récepteur. Mais, les mesures basées sur le code sont beaucoup moins précises que celles basées sur la phase.
Pour effectuer ces deux types de mesure, le récepteur acquiert et poursuit le signal reçu. Pour cela, il génère des répliques du code et de la porteuse, dites locales, qu'il corrèle avec le signal reçu. Le code et la porteuse étant des informations non cohérentes, les générations des répliques de code et de porteuse sont asservies par deux boucles distinctes.
Le récepteur utilise ces deux boucles afin d'obtenir des mesures précises et non ambiguës. Dans une première phase, dite d'acquisition, le
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récepteur opère en boucle ouverte pour rechercher le signal reçu en testant plusieurs hypothèses de position et de vitesse du code local et de la porteuse locale. Une fois que la recherche de code permet la levée de l'ambiguïté, le récepteur opère en boucle fermée. La boucle de code est aidée par la boucle de porteuse en vitesse permettant de tirer parti de la précision offerte par la mesure de phase sans limitation par l'ambiguïté. Ainsi, la dynamique du porteur et de l'horloge sont éliminées et la mesure de code peut être davantage filtrée (lissage du code par la porteuse) afin d'en améliorer la précision.
Lorsque la bande passante du code utilisée est étroite, le risque est le traînage voire le décrochage de la boucle de code à cause de la dynamique résiduelle. Lorsque la bande utilisée est large afin de rentrer dans la dynamique, les mesures sont bruitées.
Les mesures ainsi obtenues sont entachées d'erreurs dites ionosphériques, dues à la propagation dans l'ionosphère, dont les effets dépendent de la fréquence. Ce phénomène induit des erreurs de mesure de même valeur mais de signe opposé entre le code et la porteuse. Il y a donc incohérence entre la boucle de porteuse et la boucle de code. La dynamique de ces erreurs, faible mais non négligeable, impose une bande passante minimale de la boucle de code et donc limite potentiellement la précision.
Les récepteurs mono-fréquence ne permettent pas d'évaluer l'erreur ionosphérique. Cette erreur ne peut donc être corrigée que grossièrement par un biais.
L'erreur ionosphérique dépendant de fa fréquence, l'utilisation de récepteur bi-fréquence permet de calculer l'écart entre ces deux fréquences, d'en déduire l'erreur ionosphérique absolue et de corriger l'aide de vitesse envoyée à la boucle de code comme le montre la figure 1.
Les deux signaux Si et S2 correspondent à deux fréquences distinctes. Traditionnellement, ces deux signaux si et S2 sont traités indépendamment. Les signaux si (respectivement S2) sont corrélés par la porteuse 130 (respectivement 230) puis par le code 140 (respectivement 240). Les signaux ainsi obtenus à partir des signaux Si (respectivement S2)
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sont traités par le dispositif d'intégration et de remise à zéro 150 (respectivement 250).
En sortie du dispositif d'intégration et de remise à zéro 150 sont obtenus quatre signaux : le signal lAl formé par les échantillons cumulés en phase pour la porteuse et en avance de phase pour le code, le signal IR 1 formé par les échantillons cumulés en phase pour la porteuse et en retard de phase pour le code, le signal C formé par les échantillons cumulés en quadrature pour la porteuse et en avance de phase pour le code, le signal Qf formé par les échantillons cumulés en quadrature pour la porteuse et en retard de phase pour le code. Et, en sortie du dispositif d'intégration et de remise à zéro 250 sont obtenus quatre signaux : le signal lA 2 formé par les échantillons cumulés en phase pour la porteuse et en avance de phase pour le code, le signal IR2 formé par les échantillons cumulés en phase pour la porteuse et en retard de phase pour le code, le signal C formé par les échantillons cumulés en quadrature pour la porteuse et en avance de phase pour le code, le signal OR2 formé par les échantillons cumulés en quadrature pour la porteuse et en retard de phase pour le code.
Les signaux < A\ tR\ QA\ Q (respectivement tA, t, C, Q) sont traités par un discriminateur de phase 161 (respectivement 261) et de code 162 (respectivement 262). Les informations obtenues par les discriminateurs 161 et 162 (respectivement 261 et 262) sont utilisées par le correcteur de boucle 170 (respectivement 270) pour fournir à l'oscillateur de porteuse 110 (respectivement 210) la vitesse de porteuse et à l'oscillateur de code 120 (respectivement 220) la vitesse de code. Ces oscillateurs 110,120, 210 et 220 sont par exemple des oscillateurs contrôlé numérique (NCO pour Numerical Controlled Oscillator en anglais). L'oscillateur de porteuse 110 (respectivement 210) permet de générer une réplique de porteuse utilisée pour la corrélation 130 (respectivement 230) avec le signal Si (respectivement S2). L'oscillateur de code 120 (respectivement 220) permet de générer une réplique de code utilisé pour la corrélation 140 (respectivement 240) avec le signal si (respectivement S2) corrélés par la réplique de porteuse. Le dispositif 300 calcule par combinaison linéaire la mesure corrigée à partir des deux
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mesures entachées de l'erreur ionosphérique provenant des deux signaux traités indépendamment.
Une telle solution rend la mesure moins robuste à la dynamique si la bande utilisée est étroite et moins précise si la bande utilisée est large.
La présente invention permet de palier ces inconvénients, en particulier l'utilisation d'une bande étroite permettant une bonne précision tout en ayant un système robuste à la dynamique.
L'invention propose un procédé de réception bi-fréquence, la dynamique relative des signaux reçus étant faible, ledit procédé comportant une boucle de code et une boucle de porteuse incohérentes par fréquence et au moins les étapes suivantes : - un changement de repère de la base bi-fréquence vers une base (moyenne, écart), - une correction sur au moins la boucle aux écart afin d'obtenir la vitesse aux écart dans cette base (moyenne, écart), - un changement de repère inverse afin de calculer à partir de la vitesse aux écarts dans la base (moyenne, écart) la vitesse relative dans la base bi-fréquence, - une correction de la vitesse de code pour chacune des deux fréquences par la vitesse relative obtenue dans la base bi-fréquence.
L'invention consiste en un convertisseur (moyenne, écart) d'un récepteur bi-fréquence à boucles de porteuse et de code incohérente permettant le changement de repère des phases de chacune des fréquences vers leur moyenne de phase et leur écart de phase s'il reçoit une information fonction de ces dites phases.
Un exemple de convertisseur (moyenne, écart) selon l'invention reçoit, pour chacune des deux fréquences, au moins un signal e1 (respectivement e2) provenant d'au moins un discriminateur 161,162, 261 ou 262 associé à cette fréquence, chacun de ces signaux étant pondéré
par une coefficient de pondération À1 (respectivement À2) associée au signal, et calcule l'écart A = ei-. 2 62 et ! a moyenne z, a À1 e1 - ss À2 e2 de ces signaux pondérées, a et @ étant des coefficients dont la valeur est déterminée en fonction des signaux entrants respectifs e1 et e2.
par une coefficient de pondération À1 (respectivement À2) associée au signal, et calcule l'écart A = ei-. 2 62 et ! a moyenne z, a À1 e1 - ss À2 e2 de ces signaux pondérées, a et @ étant des coefficients dont la valeur est déterminée en fonction des signaux entrants respectifs e1 et e2.
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Un autre objet de l'invention est un convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 d'un récepteur bi-fréquence à boucles de porteuse et de code incohérente caractérisé en ce qu'il permet au moins d'obtenir la vitesse relative s'il reçoit la vitesse d'écart de phase des deux fréquences.
Un exemple de convertisseur inverse (moyenne, écart) selon l'invention consiste en un convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 recevant la vitesse de l'écart Ve et la vitesse de la moyenne Vm respectivement du correcteur de la boucle aux écarts 413 et du correcteur de la boucle moyenne 414, et calculant, pour chacune des deux fréquences, les vitesses de porteuse et/ou la vitesse relative (respectivement les vitesses de code) si les signaux convertis par le convertisseur (moyenne, écart) 412 proviennent d'un discriminateur de phase 161,261 (respectivement d'un discriminateur de code 162,262).
Dans l'une de ses variantes, l'invention propose un correcteur de boucle d'un récepteur bi-fréquence à boucles de porteuse et de code incohérente comportant : - au moins quatre entrées, les deux premières recevant les signaux des discriminateurs de phase 161,261 des deux fréquences et les deux suivantes recevant les signaux des discriminateurs de code 162,262 des deux fréquences, - au moins un pondérateur 411,416 couplé à chaque entrée, la valeur de pondération À étant la longueur d'onde du signal pour les deux premières entrées et la longueur de décalage pour les deux suivantes, - un convertisseur (moyenne, écart) 412 selon l'invention recevant les deux premières entrées pondérées fournissant l'écart et la moyenne de phase et/ou convertisseur (moyenne, écart) 412 selon l'invention recevant les deux entrées suivantes pondérées fournissant l'écart et la moyenne de code, - couplé à la sortie écart de chaque convertisseur (moyenne, écart) 412 une boucle aux écarts 413 et à la sortie moyenne de chaque convertisseur (moyenne, écart) 412 une boucle moyenne 414, - un convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 selon l'invention couplé à chacun des couples boucle aux écarts 413/une boucle moyenne 414.
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L'invention consiste, en outre, en un récepteur bi-fréquence comportant par fréquence une boucle de code et une boucle de porteuse incohérentes, ledit récepteur bi-fréquence recevant des signaux dont la dynamique relative est faible, et comportant au moins : - un convertisseur (moyenne, écart) 412 selon l'invention permettant le changement de repère des phases vers leur moyenne de phase et leur écart de phase, - un correcteur de boucle aux écarts de phase 413 permettant d'obtenir à partir des écarts de phase issus du convertisseur une vitesse d'écart de phase, - un convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 selon l'invention permettant le changement de repère de la vitesse d'écart de phase pour obtenir la vitesse relative, - deux correcteurs 180 et 280 de la vitesse de code, un par fréquence, chacun recevant les vitesses de code, de porteuse et la vitesse relative respectives issue du convertisseur inverse, et chacun fournissant sa vitesse de code corrigée respective à sa boucle de code respective.
Dans une première variante du récepteur bi-fréquence selon l'invention, le convertisseur (moyenne, écart) 412 reçoit les mesures de porteuses calculés à partir des deux fréquences.
Dans une deuxième variante de l'invention, le récepteur bifréquence comportant par fréquence une boucle de code et une boucle de porteuse incohérentes, ledit récepteur bi-fréquence recevant des signaux dont la dynamique relative est faible, comporte au moins : - un correcteur de boucle par exemple tel que décrit précédemment fournissant la vitesse relative et pour chacune des deux fréquences la vitesse de code et la vitesse de porteuse, - deux correcteurs de vitesse de code 180 et 280, un par fréquence : 'chacun recevant lesdites vitesses de code, de porteuse et la vitesse relative pondéré par-2/A. , où est la longueur d'onde associé à la fréquence du correcteur de vitesse de code, et 'chacun fournissant sa vitesse de code corrigée respective à oscillateur de code respectif.
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Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description, faite à titre d'exemple, et des figures s'y rapportant qui représentent : - Figure 1, un récepteur bi-fréquence pour la mesure de distance avec correction de l'erreur ionosphérique selon l'état de l'art, - Figure 2, une représentation schématique d'un exemple de récepteur bi-fréquence pour la mesure de distance avec correction de l'erreur ionosphérique selon l'invention, - Figure 3, une première variante du récepteur bi-fréquence pour la mesure de distance avec correction de l'erreur ionosphérique selon l'invention, - Figure 4, une deuxième variante du récepteur bi-fréquence pour la mesure de distance avec correction de l'erreur ionosphérique selon l'invention, - Figure 5, un premier exemple de correcteur de boucle de la deuxième variante du récepteur bi-fréquence selon l'invention, - Figure 6, un deuxième exemple de correcteur de boucle de la deuxième variante du récepteur bi-fréquence selon l'invention.
La figure 2 montre une représentation générique schématique d'un exemple de récepteur bi-fréquence pour la mesure de distance avec correction de l'erreur ionosphérique selon l'invention. Les discriminateurs de phase 161 et 261 des deux fréquences et les discriminateurs de code 162 et 262 sont couplé au système 400 qui calcule les vitesses de porteuse et de code pour chaque fréquence ainsi que la vitesse ionosphérique.
La vitesse ionosphérique vient corriger les vitesses de code de chacune des deux fréquence afin d'ôter les erreurs induites par la propagation des signaux dans l'ionosphère. Cette correction est effectuée pour chaque fréquence à l'aide d'un correcteur de vitesse de code 180 et 280. Cette vitesse ionosphérique est calculée par le système 400 non pas dans la base bi-fréquence mais dans la base (moyenne, écart) puis traduite dans la base bi-fréquence.
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Les mesures m de distance issus du système 400 sont ainsi plus précise du fait de la séparation des dynamiques. En effet, l'utilisation de la base (moyenne, écart) permet l'utilisation d'une bande étroite pour l'écart, dont la dynamique est faible, afin d'améliorer la précision, et de cumuler les énergies pour la moyenne afin d'améliorer la précision et la robustesse au brouillage.
Dans sa première variante représentée par la figure 3, le récepteur dispose pour chaque fréquence d'un correcteur de boucle 4111 et 4121 au sein du système 4001. Ainsi, pour chaque fréquence, les discriminateurs
161,162, 261 ou 262 associés 161 et 162 (respectivement 261 et 262) sont couplés au correcteur de boucle associé 411i (respectivement 4121).
161,162, 261 ou 262 associés 161 et 162 (respectivement 261 et 262) sont couplés au correcteur de boucle associé 411i (respectivement 4121).
Un dispositif 4201 reçoit les vitesses de code et de porteuse pour chaque fréquence car il est couplé aux sorties des deux correcteurs de boucle 4111 et 4121. Ce dispositif 4201 fournit la vitesse ionosphérique aux correcteurs de vitesse de code 180 et 280.
La vitesse ionosphérique et les vitesses de porteuse provenant du correcteur de boucle 4111 et 4121 associé à chacune des deux fréquence viennent corriger les vitesses de code provenant du correcteur de boucle 4111 et 4121 associé à chacune des deux fréquence. Cette correction de vitesse de code par la vitesse ionosphérique et la vitesse de porteuse associée permet d'ôter les erreurs induites par la propagation des signaux dans l'ionosphère. Elle est effectuée à l'aide pour chaque fréquence à l'aide d'un correcteur de vitesse de code 180 et 280. Cette vitesse ionosphérique est calculée par le dispositif 4201 non pas dans la base bifréquence mais dans la base (moyenne, écart) puis traduite dans la base bi-fréquence.
Pour chaque fréquence, la vitesse de code est, en outre, corrigée par la vitesse de porteuse calculée par le correcteur de boucle respectif 4111 et 4121 à l'aide d'un correcteur de vitesse de code 180 et 280.
Les mesures m de distance issus du dispositif 4201 ont ainsi plus précise du fait de la séparation des dynamiques.
Dans sa deuxième variante représentée par la figure 4, le récepteur dispose d'un correcteur de boucle 4102 commun aux deux fréquences au sein du système 4002.
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Ainsi, les discriminateurs de phase 161 et 261, et les discriminateurs de code 162 et 262 des deux fréquences sont couplés au correcteur de boucle commun 4102. Les discriminateurs de phase 161 et 261 sont couplés aux deux premières entrées du correcteur de boucle 4102 et les discriminateurs de code 162 et 262 sont couplées aux deux entrées suivantes du correcteur de boucle 4102.
Le correcteur de boucle 4102 calcule, à partir des signaux ainsi reçus, les vitesses de code et de porteuse pour chaque fréquence ainsi que la vitesse ionosphérique. La vitesse ionosphérique est pondéré pour chaque fréquence par un gain 4212 (respectivement 4222) au sein du système 4002, puis fournit au correcteur de vitesse de code 180 (respectivement 280). Les gains 4212 et 4222 sont égaux à-2.2, où À est la longueur d'onde associé à chaque fréquence.
La vitesse ionosphérique en sortie du système 4002 vient corriger les vitesses de code provenant du correcteur de boucle commun 4102 pour chacune des deux fréquence. Cette correction de vitesse de code par la vitesse ionosphérique permet d'ôter les erreurs induites par la propagation des signaux dans l'ionosphère. Elle est effectuée à l'aide pour chaque fréquence à l'aide d'un correcteur de vitesse de code 180 et 280.
Cette vitesse ionosphérique est calculée par le correcteur de boucle 4102 non pas dans la base bi-fréquence mais dans la base (moyenne, écart) puis traduite dans la base bi-fréquence.
Pour chaque fréquence, la vitesse de code est, en outre, corrigée par la vitesse de porteuse calculée par le correcteur de boucle 4102 à l'aide d'un correcteur de vitesse de code 180 et 280.
Les mesures m de distance issus du système 4002 sont ainsi plus précise du fait de la séparation des dynamiques.
Dans le premier exemple de correcteur de boucle 4102 commun aux deux fréquences proposé par la figure 5, seul les signaux reçus sur ses deux premières entrées et provenant des discriminateurs de phase 161 et 261 sont transposés de la base bi-fréquence dans la base (moyenne, écart). Les quatre signaux e1P, e2P, eic, et e2c reçus par le correcteur de boucle 4102 sont pondérés par des coefficients de pondération associés 4111,4112, 4161 et 4162.
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Ces coefficients de pondération 4111, 4112, 4161 et 4162 sont, soit la longueur d'onde du signal provenant du discriminateur de phase, soit la longueur de décalage (longueurs"chip"pour employer la terminologie anglo-saxonne) du signal provenant du discriminateur de code. Donc, le coefficient de pondération 4111 du signal e1P provenant du discriminateur de phase 161 associé à la première fréquence a pour valeur la longueur d'onde #1p de ce signal. Le coefficient de pondération 4112 du signa ! 02 provenant du discriminateur de phase 261 associé à la deuxième fréquence a pour valeur la longueur d'onde de ce signal. Le coefficient de pondération 4161 du signal e1 C provenant du discriminateur de phase 162 associé à la première fréquence a pour valeur la longueur d'onde #1c de ce signal. Le coefficient de pondération 4162 du signal e2 provenant du discriminateur de phase 262 associé à la deuxième fréquence a pour valeur la longueur d'onde #2c de ce signal.
Les signaux e1P et e2P provenant des discriminateurs de phase 161 et 261 sont transposés dans la base (moyenne, écart) à l'aide d'un convertisseur (moyenne, écart) 412 recevant ces signaux pondérés, c'est
à dire ,, P p ^ p P 2 à dire  e et e2. Les dispositifs 41i et 4122 du convertisseur calculent, à partir des deux signaux entrants respectivement l'écart et la moyenne. Le dispositif 4121 est donc un calculateur d'écart et le dispositif 4122 un calculateur de moyenne.
à dire ,, P p ^ p P 2 à dire  e et e2. Les dispositifs 41i et 4122 du convertisseur calculent, à partir des deux signaux entrants respectivement l'écart et la moyenne. Le dispositif 4121 est donc un calculateur d'écart et le dispositif 4122 un calculateur de moyenne.
De manière générale, quel que soit le type de discriminateur 161, 162,261 ou 262 dont proviennent les signaux #1 e1 et dz e2 reçus par le convertisseur (moyenne, écart) 412, la sortie du calculateur d'écart 4121 est égale à A = #1 ei-2 e2 et la sortie du calculateur de moyenne 4122 est égale à #= α#1 e1 + ss #2e2, α et ss étant des coefficients dont la valeur est déterminée en fonction des signaux entrants respectifs e1 et e2.
Dans l'exemple de la figure 5, les signaux entrants Â. ei et #2p P, provenant de discriminateurs de phase 161,261, les valeurs en sortie du convertisseur (moyenne, écart) 412 sont l'écart de phase et la moyenne de phase de deux fréquences. Et, les coefficients a et ss sont calculés en fonction des rapports signal sur bruit estimés sur les deux fréquences et de la longueur d'onde.
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La sortie du calculateur d'écart 4121 est couplé à un correcteur de boucle aux écarts 413 fournissant la vitesse d'écart Va et la sortie du calculateur de moyenne 4212 est couplé à un correcteur de boucle moyenne 414 fournissant la vitesse de moyenne vm. Ces deux vitesses, vitesse aux écarts Va et vitesse aux moyennes vm, sont transmises à un convertisseur inverse (moyenne, écart) 415. Le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 transpose les vitesses qu'il reçoit dans la base bifréquence.
Dans le cas de la figure 5, les vitesses reçues par le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 étant la vitesse aux écarts de phase vl et vitesse aux moyennes de phase vmP, les vitesses en sortie du convertisseur sont les vitesses de porteuse pour les deux fréquences et la vitesse ionosphérique. Le dispositif 4151, nommé sous-convertisseur f1, calcule la vitesse de porteuse associé à la première fréquence à partir des vitesses aux écarts de phase vl et aux moyennes de phase vmP. Le dispositif 4152, nommé sous-convertisseur f2, calcule la vitesse de porteuse associé à la deuxième fréquence à partir des vitesses aux écarts de phase vl et aux moyennes de phase vmP. Et, le dispositif 415+, nommé sous-convertisseur iono, calcule la vitesse de ionosphérique à partir de la
p vitesse aux écarts de phase Ve.
p vitesse aux écarts de phase Ve.
De manière générale, quel que soit le type de vitesse aux écarts Va et vitesse aux moyennes Vm à l'entrée du convertisseur inverse (moyenne, écart) 415, la sortie du sous-convertisseur f1 associé à a est égale à
zu ±''-v, et) a sortie du sous-convertisseur f2 associé à ss est a+/ '"a+/ '' égaleà-. a + 0 a + 0
Dans le cas particulier exposé par la figure 5, le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 dispose d'une sortie supplémentaire sur laquelle il fournit la vitesse ionosphérique calculé par le sous-convertisseur
1 iono 415+ et égale à---.
zu ±''-v, et) a sortie du sous-convertisseur f2 associé à ss est a+/ '"a+/ '' égaleà-. a + 0 a + 0
Dans le cas particulier exposé par la figure 5, le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 dispose d'une sortie supplémentaire sur laquelle il fournit la vitesse ionosphérique calculé par le sous-convertisseur
1 iono 415+ et égale à---.
"
Les entrées el', et e2c du correcteur de boucle 4102 de l'exemple de la figure 5 n'étant pas transposé dans la base (moyenne, écart), la sortie
Les entrées el', et e2c du correcteur de boucle 4102 de l'exemple de la figure 5 n'étant pas transposé dans la base (moyenne, écart), la sortie
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de chaque pondérateur 4161 et 4162 est couplé à un correcteur de boucle de code 417 calculant la vitesse de code propre à chaque fréquence.
Dans cet exemple, l'ordre et la bande de boucle pour la boucle moyenne (414) sont compatibles avec la dynamique du porteur (élevé) et de l'horloge. L'ordre et la bande de boucle pour la boucle aux écarts sont compatibles avec la dynamique de l'erreur ionosphérique (faible). En éliminant la dynamique de l'erreur ionosphérique grâce aux correcteurs de vitesse de code 180 et 280 (en plus de la dynamique du porteur grâce aux corrections par les vitesses de porteuses) on peut réduire considérablement la bande des boucles de code et donc de gagner en précision.
Dans le deuxième exemple de correcteur de boucle 4102 commun aux deux fréquences proposé par la figure 6, les signaux reçus sur les quatre entrées, provenant des discriminateurs de phase 161 et 261 pour les deux premières entrées et des discriminateurs de code 162 et 262 pour les deux entrées suivantes, sont transposés de la base bi-fréquence
p p dans la base (moyenne, écart). Les quatre signaux e1P, ex, e1c, et e2c reçus par le correcteur de boucle 4102 sont pondérés par des coefficients de pondération associés 4111, 4112, 4161 et 4162.
p p dans la base (moyenne, écart). Les quatre signaux e1P, ex, e1c, et e2c reçus par le correcteur de boucle 4102 sont pondérés par des coefficients de pondération associés 4111, 4112, 4161 et 4162.
Ces coefficients de pondération 4111, 4112, 4161 et 4162 sont, soit la longueur d'onde du signal provenant du discriminateur de phase, soit la longueur de décalage (longueurs"chip"pour employer la terminologie anglo-saxonne) du signal provenant du discriminateur de code. Donc, le coefficient de pondération 4111 du signal e1P provenant du discriminateur de phase 161 associé à la première fréquence a pour valeur la longueur d'onde A1 P de ce signal. Le coefficient de pondération 4112 du signal #2 provenant du discriminateur de phase 261 associé à la deuxième fréquence a pour valeur la longueur d'onde Al de ce signal. Le coefficient de pondération 4161 du signal e1c provenant du discriminateur de phase 162 associé à la première fréquence a pour valeur la longueur de décalage A1 C de ce signal. Le coefficient de pondération 4162 du signal e2 C provenant du discriminateur de phase 262 associé à la deuxième fréquence a pour valeur la longueur de décalage A2c de ce signal.
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Les quatre signaux e1P, e2, e1, et e2c provenant respectivement des discriminateurs de phase 161 et 261, et des discriminateurs de code 162 et 262 sont transposés dans la base (moyenne, écart) à l'aide de deux convertisseurs (moyenne, écart) 412P et 412c recevant ces signaux
pondérés, c'est à dire 1"ei", 02", 1"ei"et 02". Le premier convertisseur (moyenne, écart) 412P reçoit les signaux e1P, el provenant respectivement des discriminateurs de phase 161 et 261, et le deuxième convertisseur (moyenne, écart) 412c les signaux e1c, et e2c provenant respectivement des discriminateurs de code 162 et 262,
De manière générale, les dispositifs 4121 et 4122 du convertisseur calculent, à partir des deux signaux entrants respectivement l'écart et la moyenne. Le dispositif 4121 est donc un calculateur d'écart et le dispositif 4122 un calculateur de moyenne. Quel que soit le type de discriminateur 161,162, 261 ou 262 dont proviennent les signaux A1 e1 et A2 e2 reçus par le convertisseur (moyenne, écart) 412, la sortie du calculateur d'écart 4121 est égale à A = A1 e1 - A2 e2 et la sortie du calculateur de moyenne 4122 est égale à #= a #1 e1 + ss A2 e2, a et p étant des coefficients dont la valeur est déterminée en fonction des signaux entrants respectifs e1 et e2.
pondérés, c'est à dire 1"ei", 02", 1"ei"et 02". Le premier convertisseur (moyenne, écart) 412P reçoit les signaux e1P, el provenant respectivement des discriminateurs de phase 161 et 261, et le deuxième convertisseur (moyenne, écart) 412c les signaux e1c, et e2c provenant respectivement des discriminateurs de code 162 et 262,
De manière générale, les dispositifs 4121 et 4122 du convertisseur calculent, à partir des deux signaux entrants respectivement l'écart et la moyenne. Le dispositif 4121 est donc un calculateur d'écart et le dispositif 4122 un calculateur de moyenne. Quel que soit le type de discriminateur 161,162, 261 ou 262 dont proviennent les signaux A1 e1 et A2 e2 reçus par le convertisseur (moyenne, écart) 412, la sortie du calculateur d'écart 4121 est égale à A = A1 e1 - A2 e2 et la sortie du calculateur de moyenne 4122 est égale à #= a #1 e1 + ss A2 e2, a et p étant des coefficients dont la valeur est déterminée en fonction des signaux entrants respectifs e1 et e2.
Dans l'exemple de la figure 6, pour les signaux entrants Au ex et
p p ex, provenant de discriminateurs de phase 161 et 261, les valeurs en sortie du convertisseur (moyenne, écart) 412P sont l'écart de phase et la moyenne de phase de deux fréquences. Et, les coefficients aP et p P sont calculés en fonction des rapports signal sur bruit estimés sur les deux fréquences et de la longueur d'onde. Tandis que pour les signaux entrants #1c e1c et #2c e2c, provenant de discriminateurs de code 162 et 262, les valeurs en sortie du convertisseur (moyenne, écart) 412c sont l'écart de code et la moyenne de code de deux fréquences. Et, les coefficients ac et ss C sont calculés en fonction des rapports signal sur bruit estimés sur les deux fréquences et de la longueur de décalage (longueurs"chip"pour employer la terminologie anglo-saxonne).
p p ex, provenant de discriminateurs de phase 161 et 261, les valeurs en sortie du convertisseur (moyenne, écart) 412P sont l'écart de phase et la moyenne de phase de deux fréquences. Et, les coefficients aP et p P sont calculés en fonction des rapports signal sur bruit estimés sur les deux fréquences et de la longueur d'onde. Tandis que pour les signaux entrants #1c e1c et #2c e2c, provenant de discriminateurs de code 162 et 262, les valeurs en sortie du convertisseur (moyenne, écart) 412c sont l'écart de code et la moyenne de code de deux fréquences. Et, les coefficients ac et ss C sont calculés en fonction des rapports signal sur bruit estimés sur les deux fréquences et de la longueur de décalage (longueurs"chip"pour employer la terminologie anglo-saxonne).
De manière générale, la sortie du calculateur d'écart 4121 est couplé à un correcteur de boucle aux écarts 413 fournissant la vitesse d'écart Ve et la sortie du calculateur de moyenne 4122 est couplé à un correcteur de boucle moyenne 414 fournissant la vitesse de moyenne vm.
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Ces deux vitesses, vitesse aux écarts Ve et vitesse aux moyennes vm, sont transmises à un convertisseur inverse (moyenne, écart) 415. Le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 transpose les vitesses qu'il reçoit dans la base bi-fréquence.
Dans le cas de la figure 6, les vitesses reçues par le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415P étant la vitesse aux écarts de phase vl de la boucle aux écart de phase 413P et vitesse aux moyennes de phase vmP de la boucle moyenne de phase 414P, les vitesses en sortie du convertisseur inverse (moyenne, écart) 415P sont les vitesses de porteuse pour les deux fréquences et la vitesse ionosphérique ; et les vitesses reçues par le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415c étant la vitesse aux écarts de code vec de la boucle aux écart de phase 413c et vitesse aux moyennes de code vmc de la boucle moyenne de phase 414c, les vitesses en sortie du convertisseur inverse (moyenne, écart) 415c sont les vitesses de code pour les deux fréquences.
De manière générale, au sein d'un convertisseur inverse (moyenne, écart) 415, le dispositif 4151, nommé sous-convertisseur f1, calcule la vitesse associé à la première fréquence à partir des vitesses aux écarts Ve et aux moyennes vm. Le dispositif 4152, nommé sous-convertisseur f2, calcule la vitesse associé à la deuxième fréquence à partir des vitesses aux écarts Ve et aux moyennes vm. Quel que soit le type de vitesse aux écarts Ve et vitesse aux moyennes Vm à l'entrée du convertisseur inverse
(moyenne, écart) 415, la sortie du sous-convertisseur f1 associé à a est
égale à---v +'v, et la sortie du sous-convertisseur f2 associé à i±8 a+p ss t, l, la P est égale à--v.--v,. a+p + fl
En particulier, si les vitesses reçus par le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415P sont des vitesses aux écarts de phase vl et aux moyennes de phase vmP, les vitesses en sortie sont des vitesses de porteuse ; si les vitesses reçus par le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415c sont des vitesses aux écarts de code v e C et aux moyennes de code Vm c, les vitesses en sortie sont des vitesses de code.
(moyenne, écart) 415, la sortie du sous-convertisseur f1 associé à a est
égale à---v +'v, et la sortie du sous-convertisseur f2 associé à i±8 a+p ss t, l, la P est égale à--v.--v,. a+p + fl
En particulier, si les vitesses reçus par le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415P sont des vitesses aux écarts de phase vl et aux moyennes de phase vmP, les vitesses en sortie sont des vitesses de porteuse ; si les vitesses reçus par le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415c sont des vitesses aux écarts de code v e C et aux moyennes de code Vm c, les vitesses en sortie sont des vitesses de code.
De plus, le dispositif 415+, nommé sous-convertisseur iono, du convertisseur inverse (moyenne, écart) 415P, recevant des vitesses aux
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p écarts de phase vl et aux moyennes de phase vmP, calcule la vitesse de ionosphérique à partir de la vitesse aux écarts de phase vl. Dans le cas particulier exposé par la figure 6, le convertisseur inverse (moyenne, écart) 415 dispose donc d'une sortie supplémentaire sur laquelle il fournit
la vitesse ionosphérique calculé par le sous-convertisseur iono 415+ et
1 (ga e a 4-'2'
Un autre exemple non illustré consisterait à transposer dans la base (moyenne, écart) uniquement les sorties des discriminateurs de code 162,262.
La vitesse ionosphérique calculée pour corriger les erreurs liées à la propagation de signaux dans la ionosphère. Or, les signaux de fréquences différentes se propageant dans la ionosphère ont une dynamique relative faible. Donc, de manière plus générale les différents systèmes et dispositifs décrits peuvent être appliqués dans tout récepteur bi-fréquence ayant boucle de code et de porteuse incohérente dont les signaux de fréquence différentes ont une dynamique relative faible. La vitesse calculée pour corriger les erreurs induisant cette dynamique relative faible est nommée vitesse relative.
Ce type de système de réception bi-fréquence pour la mesure de distance avec boucle de porteuse et de code incohérente utilisant l'invention peut être appliqué non seulement au GPS, à Glonass et à Galiléo mais aussi à toute application nécessitant l'utilisation de récepteur bi-fréquence à boucle de porteuse et de code incohérente et recevant des signaux à dynamique relative faible.
Claims (13)
- REVENDICATIONS 1. Procédé de réception bi-fréquence comportant par fréquence une boucle de code et une boucle de porteuse incohérentes, la dynamique relative des signaux reçus étant faible, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : - un changement de repère de la base bi-fréquence vers une base (moyenne, écart), - une correction sur au moins la boucle aux écart afin d'obtenir la vitesse aux écart dans cette base (moyenne, écart), - un changement de repère inverse afin de calculer à partir de la vitesse aux écarts dans la base (moyenne, écart) la vitesse relative dans la base bi-fréquence, - une correction de la vitesse de code pour chacune des deux fréquences par la vitesse relative obtenue dans la base bi-fréquence.
- 2. Convertisseur (moyenne, écart) d'un récepteur bi-fréquence à boucles de porteuse et de code incohérente caractérisé en ce qu'il permet le changement de repère des phases de chacune des fréquences vers leur moyenne de phase et leur écart de phase s'il reçoit une information fonction de ces dites phases.
- 3. Convertisseur (moyenne, écart) selon la revendication précédente caractérisé : - en ce qu'il reçoit pour chacune des deux fréquences au moins un signal e1 (respectivement e2) provenant d'au moins un discriminateur (161, 162,261 ou 262) associé à cette fréquence, chacun de ces signaux étant pondéré par une coefficient de pondération ^-1 (respectivement ^-2) associée au signal et
- en ce qu'il calcule l'écart A = Ai ei-2 02 et) a moyenne L= a ^-1 e1 + ss ^-2 e2 de ces signaux pondérées, a et étant des coefficients dont la valeur est déterminée en fonction des signaux entrants respectifs e1 et e2. - 4. Convertisseur (moyenne, écart) selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits discriminateurs fournissant les signaux entrants sont des discriminateurs de phase (161,261) ou de code (162, 262).<Desc/Clms Page number 17>
- 5. Convertisseur (moyenne, écart) selon la revendication précédente caractérisé en ce que : - si lesdits discriminateurs sont des discriminateurs de phase (161,261)
'2 sont des longueur d'onde et les , les coefficient de pondération À1 et À2 sont des longueur d'onde et les coefficients ex et P sont calculés en fonction des rapports signal sur bruit estimés sur les deux fréquences et de la longueur d'onde ; - si lesdits discriminateurs sont des discriminateurs de code (162,262),
'2sont des longueur de décalage et les les coefficient de pondération À1 et À2 sont des longueur de décalage et les coefficients a et ss sont calculés en fonction des rapports signal sur bruit estimés sur les deux fréquences et de la longueur des décalage. - 6. Convertisseur inverse (moyenne, écart) d'un récepteur bi-fréquence à boucles de porteuse et de code incohérente caractérisé en ce qu'il permet au moins d'obtenir la vitesse relative s'il reçoit la vitesse d'écart de phase des deux fréquences.
- 7. Convertisseur inverse (moyenne, écart) selon la revendication précédente caractérisé :
- en ce qu'il reçoit la vitesse de l'écart Ve et la vitesse de la moyenne Vm respectivement du correcteur de la boucle aux écarts (413) et du correcteur de la boucle moyenne (414), et - en ce qu'il calcul pour chacune des deux fréquences les vitesses de porteuse et/ou la vitesse relative (respectivement les vitesses de code) si les signaux convertis par le convertisseur (moyenne, écart) (412) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 proviennent d'un discriminateur de phase (161,261) (respectivement d'un discriminateur de code (162, 262)). - 8. Convertisseur inverse (moyenne, écart) caractérisé en ce que :
- la vitesse relative est égale à la sortie du correcteur de boucle aux
écarts (413) pondéré par---, A"2
- la vitesse de porteuse (respectivement de code) est égale à
l fJ 1 f'. " t l a --- ±--v pour la fréquence associe a a et---v----v o-h < x+/3 ""ex+" < x+/3'
pour la fréquence associé à ss si le discriminateur est un discriminateur de phase (161, 261) (respectivement un discriminateur de code (162, 262)).<Desc/Clms Page number 18> - 9. Correcteur de boucle d'un récepteur bi-fréquence à boucles de porteuse et de code incohérente caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins quatre entrées, les deux premières recevant les signaux des discriminateurs de phase (161,261) des deux fréquences et les deux suivantes recevant les signaux des discriminateurs de code (162,262) des deux fréquences, - au moins un pondérateur (411,416) couplé à chaque entrée, la valeur de pondération À étant la longueur d'onde du signal pour les deux premières entrées et la longueur de décalage pour les deux suivantes, - un convertisseur (moyenne, écart) (412) selon l'une des revendication 2 à 5 recevant les deux premières entrées pondérées fournissant l'écart et la moyenne de phase et/ou convertisseur (moyenne, écart) (412) selon l'une des revendication 2 à 5 recevant les deux entrées suivantes pondérées fournissant l'écart et la moyenne de code, - couplé à la sortie écart de chaque convertisseur (moyenne, écart) (412) une boucle aux écarts (413) et à la sortie moyenne de chaque convertisseur (moyenne, écart) (412) une boucle moyenne (414), - un convertisseur inverse (moyenne, écart) (415) selon l'une des revendication 6 à 8 couplé à chacun des couples boucle aux écarts (413)/ boucle moyenne (414).
- 10. Correcteur de boucle selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte : - deux filtres de boucle de code (417) couplées chacune à l'une des deux entrées suivantes pondérées si ces deux entrées suivantes recevant les signaux provenant de discriminateurs de code (162,262) ne sont pas couplés à un convertisseur (moyenne, écart) (412) après pondération, - deux filtres de boucle de porteuse couplées chacune à l'une des deux premières entrées pondérées si ces deux premières entrées recevant les signaux provenant de discriminateurs de phase (161,261) ne sont pas couplés à un convertisseur (moyenne, écart) (412) après pondération.
- 11. Récepteur bi-fréquence comportant par fréquence une boucle de code et une boucle de porteuse incohérentes, ledit récepteur bi-fréquence recevant des signaux dont la dynamique relative est faible, caractérisé en qu'il comporte au moins :<Desc/Clms Page number 19>- un convertisseur (moyenne, écart) (412) selon l'une quelconques des revendication 2 à 5 permettant le changement de repère des phases vers leur moyenne de phase et leur écart de phase, - un correcteur de boucle aux écarts (413) de phase permettant d'obtenir à partir des écarts de phase issus du convertisseur (moyenne, écart) (412) une vitesse d'écart de phase, - un convertisseur inverse (moyenne, écart) (415) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 permettant le changement de repère de la vitesse d'écart de phase pour obtenir la vitesse relative, - deux correcteurs 180 et 280 de la vitesse de code, un par fréquence, chacun recevant les vitesses de code, de porteuse et la vitesse relative respectives issue du convertisseur inverse, et chacun fournissant sa vitesse de code corrigée respective à sa boucle de code respective.
- 12. Récepteur bi-fréquence selon la revendication précédente caractérisé en ce que le convertisseur (moyenne, écart) (412) reçoit les mesures de porteuses calculés à partir des deux fréquences.
- 13. Récepteur bi-fréquence comportant par fréquence une boucle de code et une boucle de porteuse incohérentes, ledit récepteur bi-fréquence recevant des signaux dont la dynamique relative est faible, caractérisé en qu'il comporte au moins : - un correcteur de boucle (410) selon l'une quelconques des revendications 9 ou 10 fournissant la vitesse relative et pour chacune des deux fréquences la vitesse de code et la vitesse de porteuse, - deux correcteurs de vitesse de code 180 et 280, un par fréquence : chacun recevant lesdites vitesses de code, de porteuse et la vitesse relative pondéré par-2/Â, où À est la longueur d'onde associé à la fréquence du correcteur de vitesse de code, et chacun fournissant sa vitesse de code corrigée respective à oscillateur de code (120,220) respectif.
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20120831 |