FR2902195A1 - Radio frequency signal arrival time determining method for geographic localization of mobile telephone, involves crosscorrelating useful signals with reference signal, where arrival time is determined by summing time and time-based position - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE DETERMINATION DE L'INSTANT D'ARRIVEE D'UN SIGNALMETHOD FOR DETERMINING THE TIME OF ARRIVAL OF A SIGNAL
RADIOELECTRIQUE NON IMPULSIONNEL ET SYSTEME DE LOCALISATION GEOGRAPHIQUE D'EMETTEURS DE SIGNAUX RADIOELECTRIQUES NON IMPULSIONNELS. L'invention concerne un procédé de détermination de l'instant d'arrivée d'un signal radioélectrique non impulsionnel, ainsi qu'un système de localisation géographique d'émetteurs de signaux radioélectriques non impulsionnels. En particulier, l'invention s'applique à la localisation géographique non coopérative des téléphones mobiles dans des réseaux radio-cellulaires. NON - IMPULSIVE RADIOELECTRIC SYSTEM AND SYSTEM FOR THE GEOGRAPHIC LOCATION OF NON - IMPULSIVE RADIO ELECTRIC SIGNAL TRANSMITTERS. The invention relates to a method for determining the moment of arrival of a non-pulse radio signal, as well as a system for geographical location of non-pulse radio signal transmitters. In particular, the invention applies to the non-cooperative geographic location of mobile phones in radio-cellular networks.
Dans le domaine de la radiosurveillance des émissions radiofréquences, notamment dans les applications de contrôle du spectre, il existe des systèmes dont l'architecture est adaptée à la localisation d'une source d'émission radiofréquence. Diverses méthodes permettent de localiser géographiquement une source émettrice, notamment les méthodes de localisation hyperbolique passive. Pour déterminer la position géographique d'un émetteur diffusant un signal radioélectrique impulsionnel, un système de localisation hyperbolique comporte une station maître fédérant des stations esclaves, chaque station esclave comportant des récepteurs radiofréquences. Les stations esclaves sont réparties géographiquement sur l'ensemble d'une zone donnée et sont reliées par différents moyens de communication à la station maître. La station maître peut être colocalisée avec une station esclave. Chaque station esclave reçoit le signal et enregistre alors l'instant auquel le signal lui est parvenu. A partir de la connaissance des différents instants de réception du signal pour le récepteur de chacune des stations esclaves, le système peut déterminer la position de l'émetteur, par exemple à l'aide d'une méthode de différence de mesures, ou selon l'expression anglo- saxonne Time Difference of Arrivai. Ces méthodes de localisation sont connues : on pourra en outre se référer à l'article Statistical Theory of a passive location systems publié dans le document IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems Vol. AES-20, N 2, Mars 1992 ou encore à l'article Evaluation of TDOA techniques for position location in CDMA systems de M. Aatique et B.B. Woerner publié dans le document désigné par Master Thesis MPGR-TR-97-15, Mobile & Portable Radio Research Group Virginia Tech, Blacksburg, VA, 1997 . Le principe d'une telle localisation repose sur l'exploitation de mesures de l'instant d'arrivée d'un signal électromagnétique effectuées sur plusieurs capteurs interceptant ledit signal électromagnétique émis par un même émetteur. Les calculs permettant de déterminer la localisation à partir des mesures réalisées sont effectués de façon centralisée sur la station maître. Dans le contexte de localisation des émissions non impulsionnelles en technologie numérique, par exemple la localisation des émissions des systèmes de radiocommunications mobiles comme les téléphones portables, les stations esclaves des systèmes actuels ne déterminent pas un instant d'arrivée d'un élément de signal émis par l'émetteur (tel que par exemple, l'instant d'arrivée du premier slot d'une trame). En effet, le caractère non impulsionnel et bande étroite d'un signal de communication ne permet pas en général de réaliser une telle mesure avec une précision suffisante. La réalisation d'une mesure précise de différence de temps d'arrivée par les systèmes actuels repose sur un calcul d'intercorrelation entre des portions suffisamment longues de signaux reçus. In the field of radio-monitoring radiofrequency emissions, particularly in spectrum control applications, there are systems whose architecture is adapted to the location of a radiofrequency emission source. Various methods make it possible to geographically locate an emitting source, in particular passive hyperbolic localization methods. To determine the geographical position of a transmitter broadcasting a pulse radio signal, a hyperbolic localization system comprises a master station federating slave stations, each slave station comprising radio frequency receivers. The slave stations are distributed geographically over a given area and are connected by different means of communication to the master station. The master station can be collocated with a slave station. Each slave station receives the signal and then records the moment at which the signal reaches it. From the knowledge of the different signal reception times for the receiver of each of the slave stations, the system can determine the position of the transmitter, for example using a difference measurement method, or according to the Anglo-Saxon expression Time Difference of Arrival. These localization methods are known: reference may also be made to the article Statistical Theory of a passive rental systems published in the IEEE Trans document. Aerospace and Electronic Systems Vol. AES-20, No. 2, March 1992 or the article Evaluation of TDOA techniques for position rental in CDMA systems by M. Aatique and BB Woerner published in the document designated by Master Thesis MPGR-TR-97-15, Mobile & Virginia Tech Radio Research Group, Blacksburg, VA, 1997. The principle of such a location is based on the use of measurements of the instant of arrival of an electromagnetic signal made on several sensors intercepting said electromagnetic signal emitted by the same emitter. The calculations making it possible to determine the location from the measurements made are performed centrally on the master station. In the context of localization of non-pulse emissions in digital technology, for example the location of emissions from mobile radio systems such as mobile telephones, the slave stations of the current systems do not determine a moment of arrival of a transmitted signal element. by the transmitter (such as, for example, the arrival time of the first slot of a frame). Indeed, the non-pulse character and narrow band of a communication signal does not generally make it possible to achieve such a measurement with sufficient accuracy. Accurate measurement of arrival time difference by current systems relies on an intercorrelation calculation between sufficiently long portions of received signals.
Les stations esclaves numérisent alors une portion de signal reçu en l'horodatant avec une grande précision et transmettent le signal numérisé à la station maître. La station maître détermine par intercorrélation des différents signaux numérisés et à l'aide des informations d'horodatage de ces signaux, la différence des instants d'arrivée du signal de l'émetteur entre les stations esclaves. Or, les systèmes de localisation hyperbolique passive adaptés aux émissions non impulsionnelles en technologie numérique sont fortement limités par la bande passante des liens de communication reliant une station esclave à la station maître. En effet, contrairement au cas de la localisation d'émissions impulsionnelles, la connaissance des informations d'horodatage des signaux par les stations esclaves ne suffit pas à la station maître pour déterminer les écarts temporels relatifs entre les différentes stations de l'instant d'arrivée d'un même signal non impulsionnel. Les signaux eux- mêmes interceptés par chaque station esclave doivent être numérisés et transférés via des liens de communications à la station maître, la station maître pouvant alors procéder à des inter-corrélations entre les signaux reçus des stations esclaves. Chaque station esclave transmet un signal numérisé en respectant la condition d'échantillonnage de Shannon, imposant donc une fréquence d'échantillonnage au moins double de la largeur de bande utile du signal intercepté. Pour un système comportant plusieurs stations esclaves, la quantité d'information à transmettre peut largement excéder la capacité disponible pour un lien de communication. Cela est particulièrement sensible lorsque la bande de fréquence interceptée est étendue, que le nombre d'émetteurs est élevé ou que le nombre de stations esclaves est important s'il s'agit d'un lien radio avec partage de ressource. En outre, même en recourant à des procédés de compression adaptés, c'est-à-dire en préservant au maximum les propriétés d'inter-corrélation, les débits nécessaires aux systèmes de localisation hyperbolique adaptés aux émissions non impulsionnelles en technologie numérique sont élevés et nécessitent en conséquence des réseaux de communication à haut débit, qu'il n'est pas toujours possible de déployer entre les stations maître et esclaves. The slave stations then digitize a portion of the signal received by the time stamp with great accuracy and transmit the digitized signal to the master station. The master station determines, by intercorrelation, the different digitized signals and with the help of the time-stamping information of these signals, the difference in the arrival times of the signal of the transmitter between the slave stations. However, passive hyperbolic localization systems adapted to non-pulse emissions in digital technology are greatly limited by the bandwidth of the communication links connecting a slave station to the master station. Indeed, unlike the case of localization of impulse transmissions, the knowledge of the information of time stamping of the signals by the slave stations is not enough for the master station to determine the relative time differences between the different stations of the instant of time. arrival of the same non-pulse signal. The signals themselves intercepted by each slave station must be digitized and transferred via communication links to the master station, the master station then being able to carry out inter-correlations between the signals received from the slave stations. Each slave station transmits a digitized signal in accordance with Shannon's sampling condition, thereby imposing a sampling frequency at least twice the useful bandwidth of the intercepted signal. For a system comprising several slave stations, the amount of information to be transmitted can greatly exceed the available capacity for a communication link. This is particularly noticeable when the intercepted frequency band is extended, the number of transmitters is high or the number of slave stations is important if it is a radio link with resource sharing. Moreover, even by using suitable compression methods, that is to say by preserving the inter-correlation properties as much as possible, the bit rates required for hyperbolic localization systems adapted to non-pulse emissions in digital technology are high. and consequently require high-speed communication networks, which can not always be deployed between the master and slave stations.
L'invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un procédé de détermination de l'instant d'arrivée d'un signal radioélectrique reçu non impulsionnel. Le procédé comporte au moins les étapes suivantes : • une étape d'acquisistion, de numérisation et d'horodatage dudit signal radioélectrique ; • une étape d'extraction des signaux utiles compris dans le signal issu de l'étape d'acquisition, de numérisation et d'horodatage dudit signal radioélectrique; • une étape d'identification de la forme d'onde des signaux utiles 30 extraits à l'étape d'extraction du signal utile ; • une étape d'intercorrélation des signaux utiles extraits à l'étape avec un signal de référence SREF. L'instant d'arrivée TOA du signal radioélectrique reçu est déterminé en sommant l'instant tréception où est reçu le signal radioélectrique et la position temporelle t correspondant au maximum ou au premier pic de la fonction d'intercorrélation déterminée à l'étape d'intercorrélation. The purpose of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks. For this purpose, the invention particularly relates to a method for determining the arrival time of a non-pulse received radio signal. The method comprises at least the following steps: a step of acquiring, digitizing and time stamping said radio signal; A step of extracting the useful signals included in the signal resulting from the step of acquisition, digitization and time stamping of said radio signal; A step of identifying the waveform of the useful signals extracted at the step of extracting the wanted signal; A step of intercorrelation of the useful signals extracted in the step with a reference signal SREF. The arrival time TOA of the received radio signal is determined by summing the reception time at which the radio signal is received and the time position t corresponding to the maximum or the first peak of the inter-correlation function determined at the step of correlation.
Dans un mode de réalisation, le signal de référence utilisé par la 5 fonction d'intercorrélation à l'étape d'intercorrélation est une séquence de reference stockée dans une base de données technique. In one embodiment, the reference signal used by the intercorrelation function at the intercorrelation step is a reference sequence stored in a technical database.
Dans un autre mode de réalisation, le signal de référence utilisé par la fonction d'intercorrélation à l'étape d'intercorrélation est une réplique 10 synthétique du signal radioélectrique reçu. La réplique synthétique est obtenue : • en démodulant le train de symboles compris dans le signal radioélectrique reçu, notamment en utilisant les paramètres de modulation déterminés à l'étape d'identification de la forme 15 d'onde ; • créant un signal modulé comportant ledit train de symbole extrait précédemment, la modulation employée pour construire la réplique synthétique étant la même que celle du signal radioélectrique reçu. 20 Avantageusement, le procédé comporte une étape d'estimation et de caractérisation du canal du signal radioélectrique reçu, permettant d'estimer les caractéristiques des trajets suivis par le signal radioélectrique émis par un émetteur. Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour fournir des instants d'arrivée d'un même signal radioélectrique non impulsionnel en entrée d'un procédé de localisation hyperbolique passive. In another embodiment, the reference signal used by the intercorrelation function at the intercorrelation step is a synthetic replica of the received radio signal. The synthetic replica is obtained by: • demodulating the symbol train included in the received radio signal, in particular by using the modulation parameters determined at the waveform identification step; Creating a modulated signal comprising said previously extracted symbol train, the modulation used to construct the synthetic replica being the same as that of the received radio signal. Advantageously, the method comprises a step of estimating and characterizing the received radio signal channel, making it possible to estimate the characteristics of the paths followed by the radio signal emitted by an emitter. The method according to the invention can be used to provide arrival times of the same non-pulse radio signal at the input of a passive hyperbolic localization method.
30 L'invention a encore pour objet un système de localisation comportant : • des stations esclaves comportant : o au moins un dispositif d'acquisition de signaux radioélectriques, 25 o au moins un dispositif de numérisation des signaux radioélectriques analogiques provenant du dispositif d'acquisition de signaux radioélectriques, o un dispositif d'horodatage de signaux radioélectriques, o au moins une base de données techniques, ladite base de données techniques comprenant des données relatives aux différentes séquences de référence modulée en bande de base pour chaque type de signaux dont on souhaite pouvoir localiser l'émetteur et des informations caractéristiques permettant d'identifier les différentes formes d'onde connues, o un ensemble de dispositifs de traitements et de calculs; o des moyens de communications ; • une station maître comportant : o des moyens de communications permettant de communiquer 15 avec des stations esclaves ; o un ensemble de dispositifs de traitements et de calculs. Chaque station esclave transmet à la station maître l'instant d'arrivée déterminé par le procédé selon l'invention. La station maître collecte et associe les différents instants d'arrivées. La station maître met en oeuvre un 20 procédé de localisation hyperbolique passive pour déterminer la localisation géographique de l'émetteur du signal radioélectrique reçu. The invention also relates to a location system comprising: slave stations comprising: at least one radio signal acquisition device; at least one device for digitizing analog radio signals originating from the acquisition device; of radio signals, o a radio signal time stamping device, o at least one technical database, said technical database comprising data relating to the different baseband modulated reference sequences for each type of signal of which it is desired to be able to locate the transmitter and characteristic information making it possible to identify the various known waveforms; o a set of processing and calculation devices; o means of communication; A master station comprising: communication means making it possible to communicate with slave stations; o a set of processing and calculation devices. Each slave station transmits to the master station the instant of arrival determined by the method according to the invention. The master station collects and associates the different arrival times. The master station implements a passive hyperbolic localization method for determining the geographical location of the transmitter of the received radio signal.
L'invention a notamment pour avantages d'être moins sensible aux trajets multiples que peut parcourir un signal émis par une source à 25 localiser, et en conséquence d'améliorer la fiabilité et la précision de la localisation. En outre, l'invention permet grâce notamment à la mesure du canal de propagation d'avoir une estimation de la précision des différentes mesures et donc de la localisation. The advantages of the invention include the fact that it is less sensitive to multiple paths than can travel through a signal emitted by a source to be located, and consequently to improve the reliability and accuracy of the location. In addition, the invention makes it possible thanks in particular to the measurement of the propagation channel to have an estimation of the accuracy of the various measurements and therefore of the location.
30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description donnée à titre illustratif et nullement limitatif qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1, par un synoptique, un système de localisation composé d'émetteurs de signaux radiofréquences, déployé sur une zone géographique donnée ; • la figure 2, par un diagramme, les signaux radioélectriques reçus par les stations esclaves dans un système de localisation; Other characteristics and advantages of the invention will become apparent with the aid of the description given by way of nonlimiting illustration, which follows with reference to the appended drawings which represent: FIG. 1, by a block diagram, a location system composed of radiofrequency signal transmitters, deployed in a given geographical area; FIG. 2, by a diagram, the radio signals received by the slave stations in a tracking system;
• la figure 3a, par un schéma, l'architecture d'une station esclave d'un système de localisation selon l'invention ; • la figure 3b, par un schéma, l'architecture d'une station maître d'un système de localisation selon l'invention ; • la figure 4, par un synoptique, un procédé de détermination de l'instant 15 d'arrivée d'un signal radioélectrique non impulsionnel selon l'invention. La figure 1 illustre par un synoptique un système de localisation composé d'émetteurs de signaux radiofréquences, déployé sur une zone géographique donnée. Sur la figure 1 est représenté une zone géographique 20 6. Dans cette zone géographique 6 est situé un émetteur 3. L'émetteur 3 diffuse un ou plusieurs signaux radioélectriques. En particulier, l'émetteur 3 peut faire partie d'un système de radiocommunication, et diffuser des émissions non impulsionnelles sur l'ensemble de la zone géographique 6. Le système de localisation comporte en outre au moins une station maître 1 et 25 une ou plusieurs stations esclaves 2. Dans l'exemple présenté à la figure 1, le système de localisation comporte une station maître 1 fédérant quatre stations esclaves 2a, 2b, 2c, 2d, réparties en quatre points distincts compris dans la zone géographique 6. Chaque station esclave 2a, 2b, 2c, 2d comporte au moins un récepteur radiofréquence (non représenté sur la 30 figure). Aussi, sur une fenêtre d'observation commune, chaque station esclave 2a, 2b, 2c, 2d reçoit un signal radioélectrique 5a, 5b, 5c ou 5d décalé temporellement par rapport aux autres signaux électriques 5a, 5b, 5c ou 5d et correspondant à un même signal émis par l'émetteur 3. Les stations esclaves 2a, 2b, 2c, 2d sont reliées par des liens de communication 4 à la 35 station maître 1. Chaque station esclave 2a, 2b, 2c, 2d reçoit un signal10 radioélectrique 5a, 5b, 5c ou 5d, effectue l'horodatage dudit signal (instant de début de la fenêtre d'observation), le numérise, réalise une mesure d'instant d'arrivée d'un élément de référence désigné de signal émetteur (par exemple, mise en oeuvre d'un procédé d'intercorrelation local du signal numérisé avec un signal de référence synthetique, ce procédé étant décrit plus loin) et transmet cette mesure à la station maître 1 par l'intermédiaire du lien de communication 4. La station maître 1 détermine alors la position de l'émetteur 3 dans la zone géographique 6, par exemple à l'aide d'une méthode de différence de mesures, ou selon l'expression anglo-saxonne Time Difference of Arrivai. Sur la figure 1, un seul émetteur 3 est représenté. Cependant, les systèmes de localisation peuvent traiter sur une même zone géographique 6 plusieurs émetteurs 3 émettant plusieurs signaux radioélectriques, dont la bande de fréquence, la modulation, le codage peuvent être hétérogènes. La description expose par souci de simplicité un exemple non limitatif de système de localisation utilisé pour localiser un émetteur diffusant un signal radioélectrique. FIG. 3a, by a diagram, the architecture of a slave station of a location system according to the invention; FIG. 3b, in a diagram, the architecture of a master station of a location system according to the invention; FIG. 4, by a block diagram, a method for determining the instant of arrival of a non-pulse radio signal according to the invention. FIG. 1 illustrates by a block diagram a localization system composed of radiofrequency signal transmitters, deployed over a given geographical area. In Figure 1 is shown a geographical area 6. In this geographical area 6 is located a transmitter 3. The transmitter 3 broadcasts one or more radio signals. In particular, the transmitter 3 can be part of a radiocommunication system, and broadcast non-pulse transmissions over the entire geographical area 6. The location system further comprises at least one master station 1 and 25 one or several slave stations 2. In the example shown in Figure 1, the location system comprises a master station 1 federating four slave stations 2a, 2b, 2c, 2d, divided into four distinct points included in the geographical area 6. Each station slave 2a, 2b, 2c, 2d comprises at least one radio frequency receiver (not shown in the figure). Also, on a common observation window, each slave station 2a, 2b, 2c, 2d receives a radio signal 5a, 5b, 5c or 5d offset temporally with respect to the other electrical signals 5a, 5b, 5c or 5d and corresponding to a the same signal emitted by the transmitter 3. The slave stations 2a, 2b, 2c, 2d are connected by communication links 4 to the master station 1. Each slave station 2a, 2b, 2c, 2d receives a radio signal 5a, 5b, 5c or 5d, performs the time stamping of said signal (start time of the observation window), digitizes it, makes a measurement of arrival time of a designated reference element of the transmitting signal (for example, implementation of a method of local intercorrelation of the digitized signal with a synthetic reference signal, this method being described later) and transmits this measurement to the master station 1 via the communication link 4. The master station 1 then determines the p the situation of the transmitter 3 in the geographical zone 6, for example using a method of difference of measurements, or according to the English expression Time Difference of Arrivals. In Figure 1, a single transmitter 3 is shown. However, the location systems can process on the same geographical area 6 several transmitters 3 emitting several radio signals, whose frequency band, modulation, coding can be heterogeneous. The description sets out for the sake of simplicity a nonlimiting example of a location system used to locate a transmitter broadcasting a radio signal.
La figure 2 montre, dans un diagramme où l'axe des abscisses correspond au temps et l'axe des ordonnées à l'amplitude du signal, les signaux radioélectriques 5a, 5b, 5c, 5d reçus par les stations esclaves 2a, 2b, 2c, 2d dans un système de localisation. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés sur les autres figures portent les mêmes références. Le diagramme comporte un axe des abscisses 10 représentant le temps. FIG. 2 shows, in a diagram where the abscissa axis corresponds to the time and the ordinate axis to the amplitude of the signal, the radio signals 5a, 5b, 5c, 5d received by the slave stations 2a, 2b, 2c , 2d in a localization system. Elements identical to the elements already presented in the other figures bear the same references. The diagram has an abscissa axis 10 representing the time.
Une fraction du signal émis par l'émetteur 3 est notée SRef, cette fraction débutant à un instant to. Le signal SRef est un signal non impulsionnel. Il n'est donc pas forcément possible d'identifier le début du signal. Le signal radioélectrique 5d reçu par la station esclave 2d est décalé dans le temps par rapport au signal SRef en fonction notamment de la distance séparant l'émetteur 3 de ladite station esclave 2. Aussi, la partie du signal radioélectrique 5d correspondant à la fraction du signal émis par l'émetteur 3 à partir de l'instant to est reçu à l'instant t1. La différence entre l'instant t1 et l'instant to est fonction notamment de la distance séparant l'émetteur 3 de la station esclave 2d. De même, la partie du signal radioélectrique 5b correspondant à la fraction du signal émis par l'émetteur 3 à partir de l'instant to est reçu à l'instant t2 par la station esclave 2b. La partie du signal radioélectrique 5c correspondant à la fraction du signal émis par l'émetteur 3 à partir de l'instant to est reçu à l'instant t3 par la station esclave 2c. La partie du signal radioélectrique 5a correspondant à la fraction du signal émis par l'émetteur 3 à partir de l'instant to est reçu à l'instant t4 par la station esclave 2a correspondante. Les signaux radioélectriques 5a, 5b, 5c, 5d ne sont pas parfaitement identique au signal SRef décalé temporellement. En effet, les signaux radioélectriques 5a, 5b, 5c, 5d peuvent être altérés par différentes sources de bruit ou distorsions (à cause par exemple de bruits de réception, de signaux interférants, de trajets multiples, d'évanouissements, d'atténuations, d'échos...) au cours du trajet séparant l'émetteur 3 des différentes stations esclaves 2a, 2b, 2c, 2d. Pour déterminer le décalage temporel relatif des signaux radioélectriques 5a, 5b, 5c, 5d par rapport au signal SRef, la station maître 1 reçoit les instants d'arrivés (de l'élement de référence désigné de signal) envoyés par les stations esclaves 2a, 2b, 2c, 2d et qui permettent alors de déterminer les écarts suivants : t1-to, t2-to, t3-to, t4-to. II est ensuite possible de déterminer, par des méthodes de localisation hyperbolique passive, la localisation de l'émetteur 3 à partir des mesures réalisées de façon centralisée sur la station maître 1. A fraction of the signal emitted by the transmitter 3 is denoted SRef, this fraction starting at a moment to. The signal SRef is a non-pulse signal. It is not necessarily possible to identify the beginning of the signal. The radio signal 5d received by the slave station 2d is shifted in time with respect to the signal SRef as a function, in particular, of the distance separating the transmitter 3 from said slave station 2. Also, the part of the radio signal 5d corresponding to the fraction of the signal emitted by the transmitter 3 from the instant to is received at time t1. The difference between the instant t1 and the instant to depends, in particular, on the distance separating the transmitter 3 from the slave station 2d. Similarly, the part of the radio signal 5b corresponding to the fraction of the signal emitted by the transmitter 3 from the instant to is received at the instant t2 by the slave station 2b. The portion of the radio signal 5c corresponding to the fraction of the signal emitted by the transmitter 3 from the instant to is received at the instant t3 by the slave station 2c. The part of the radio signal 5a corresponding to the fraction of the signal emitted by the transmitter 3 from the instant to is received at time t4 by the corresponding slave station 2a. The radio signals 5a, 5b, 5c, 5d are not perfectly identical to the time-shifted signal SRef. Indeed, the radio signals 5a, 5b, 5c, 5d can be altered by different sources of noise or distortions (due for example to reception noises, interfering signals, multiple paths, fading, attenuations, d echoes ...) during the path separating the transmitter 3 from the different slave stations 2a, 2b, 2c, 2d. In order to determine the relative time shift of the radio signals 5a, 5b, 5c, 5d with respect to the signal SRef, the master station 1 receives the arrival times (of the designated signal reference element) sent by the slave stations 2a, 2b, 2c, 2d and which then make it possible to determine the following deviations: t1-to, t2-to, t3-to, t4-to. It is then possible to determine, by passive hyperbolic localization methods, the location of the transmitter 3 from measurements made centrally on the master station 1.
La figure 3a illustre par un schéma l'architecture d'une station esclave d'un système de localisation selon l'invention. Une station esclave selon l'invention 30 reçoit des signaux radioélectriques 31. La station esclave 30 comporte au moins un dispositif d'acquisition de signaux radioélectriques 31. Le dispositif d'acquisition de signaux radioélectriques 31 peut par exemple comporter une ou plusieurs antennes (non représentées sur la figure) adaptées aux signaux de l'émetteur qui doit être localisé. La station esclave 30 comporte au moins un dispositif de numérisation 33 ayant pour fonction de convertir les signaux radioélectriques analogiques provenant du dispositif d'acquisition de signaux radioélectriques 31 en signaux numériques. La station esclave 30 comporte un dispositif d'horodatage 36, ayant notamment pour fonction d'horodater les signaux radioélectriques numérisés 31. La station esclave 30 peut en outre comporter un dispositif d'enregistrement 34 permettant de stocker, pour une durée donnée, le signal numérique issu du dispositif de numérisation 33. La station esclave selon l'invention 30 peut aussi comporter une base de données techniques 35. Certains signaux radioélectriques 31 comportent par exemple des séquences dites d'apprentissage ou de référence, c'est-à-dire un enchaînement d'informations connus ou déterminable a priori. A titre d'exemple non limitatif, les signaux radioélectriques répondant aux standards de radiocommunications mobiles de seconde et troisième génération comportent de telles séquences d'apprentissage. Ces séquences d'apprentissage ou de référence peuvent par exemple être des séquences discriminantes, des séquences de synchronisation, des codes d'étalement,... FIG. 3a illustrates by a diagram the architecture of a slave station of a localization system according to the invention. A slave station according to the invention 30 receives radio signals 31. The slave station 30 comprises at least one radio signal acquisition device 31. The radio signal acquisition device 31 may for example comprise one or more antennas (not shown in the figure) adapted to the signals of the transmitter to be located. The slave station 30 comprises at least one scanning device 33 whose function is to convert the analog radio signals from the radio-signal acquisition device 31 into digital signals. The slave station 30 includes a time stamping device 36, notably having the function of time stamping the digitized radioelectric signals 31. The slave station 30 may further comprise a recording device 34 making it possible to store, for a given duration, the signal The slave station according to the invention 30 may also include a technical database 35. Some radio signals 31 comprise, for example, so-called learning or reference sequences, that is to say a sequence of known information or determinable a priori. By way of nonlimiting example, the radio signals corresponding to the second and third generation mobile radiocommunication standards comprise such learning sequences. These learning or reference sequences may for example be discriminating sequences, synchronization sequences, spreading codes, etc.
La base de données techniques 35 comporte notamment des données relatives aux différentes séquences de référence modulée en bande de base pour chaque type de signaux ayant cette propriété dont on souhaite pouvoir localiser l'émetteur. La base de données techniques 35 comporte encore des informations caractéristiques permettant d'identifier les différentes formes d'onde. La station esclave 30 comporte un ensemble de dispositifs de traitements et de calculs 37. Ces dispositifs de traitements et de calculs 37 peuvent prendre la forme d'un ou plusieurs calculateurs numériques programmés ou programmables, comme par exemple des ordinateurs ou des circuits numériques programmés ou programmables reliés en réseau. La station esclave 30 comporte des moyens de communication 38 permettant de transmettre à une station maître des informations numériques 39. Les moyens de communication 38 peuvent prendre des formes très différentes selon le contexte dans lequel le système de localisation est déployé. A titre d'exemple non limitatif, il peut s'agir de réseaux fillaires comme par exemple des réseaux Ethernet, de réseaux satellitaires, de réseaux hertziens à courte ou longue portée...Cependant la station esclave 30 pourrait mettre en oeuvre d'autres moyens de communication 38 quel que soit leur médium ou leur capacité en débits notamment. La station esclave selon l'invention peut être comprise dans un support mobile, comme par exemple un véhicule ou un aéronef, aussi bien que dans un support immobile comme un immeuble. En outre, les différents dispositifs, et plus particulièrement le dispositif de numérisation 33, le dispositif d'horodatage 36 et les dispositifs de traitements et de calculs 37, peuvent être intégrés selon les besoins dans un même composant ou un même ensemble de composants, comme par exemple un circuit logique programmable. The technical database 35 includes in particular data relating to the different baseband modulated reference sequences for each type of signal having this property which it is desired to be able to locate the transmitter. The technical database 35 further includes characteristic information for identifying the different waveforms. The slave station 30 comprises a set of processing and calculation devices 37. These processing and calculation devices 37 may take the form of one or more programmable or programmable digital computers, for example computers or programmed digital circuits or Programmable networked. The slave station 30 comprises communication means 38 making it possible to transmit digital information to a master station 39. The communication means 38 can take very different forms depending on the context in which the location system is deployed. By way of nonlimiting example, it may be fillar networks such as Ethernet networks, satellite networks, short or long-range radio networks ... However the slave station 30 could implement other means of communication 38 regardless of their medium or capacity flow rates in particular. The slave station according to the invention can be included in a mobile support, such as for example a vehicle or an aircraft, as well as in a stationary support such as a building. In addition, the various devices, and more particularly the digitizing device 33, the time stamping device 36 and the processing and calculation devices 37, can be integrated as required in the same component or the same set of components, such as for example a programmable logic circuit.
La figure 3b illustre par un schéma l'architecture d'une station maître d'un système de localisation selon l'invention. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés sur les autres figures portent les mêmes références. La station maître 40 comporte des moyens de communication 42 permettant de recevoir des stations esclaves 30 des informations numériques 39. Les moyens de communications 38 peuvent prendre des formes très différentes selon le contexte dans lequel le système de localisation est déployé et sont adaptés à communiquer avec l'ensemble des moyens de communication des stations esclaves 30. A titre d'exemple non limitatif, il peut s'agir de réseaux fillaires comme par exemple des réseaux Ethernet, de réseaux satellittaires, de réseaux hertziens à courte ou longue portée. La station maître 40 comporte un ensemble de dispositifs de traitements et de calculs 41, tels qu'un ou plusieurs calculateurs numériques programmés ou programmables, comme par exemple des ordinateurs ou des circuits numériques programmés ou programmables reliés en réseau. La station maître 40 peut être comprise dans un support mobile, comme par exemple un véhicule ou un aéronef, aussi bien que dans un support immobile comme un immeuble. En outre la station maître peut comporter une station esclave 30 et cumuler les fonctions de station maître et esclave. Le système de localisation selon l'invention comporte au moins une station maître 40 et une ou plusieurs stations esclaves 30. Cependant, il est tout à fait possible de déployer plusieurs stations maître 40, notamment pour améliorer la disponibilité opérationnelle du système. FIG. 3b illustrates by a diagram the architecture of a master station of a location system according to the invention. Elements identical to the elements already presented in the other figures bear the same references. The master station 40 comprises communication means 42 making it possible to receive slave stations 30 of digital information 39. The communications means 38 may take very different forms depending on the context in which the location system is deployed and are adapted to communicate with all of the communication means of slave stations 30. By way of non-limiting example, it may be fillar networks such as Ethernet networks, satellite networks, radio networks short or long-range. The master station 40 comprises a set of processing and calculation devices 41, such as one or more programmable or programmable digital computers, such as computers or programmed or programmable digital circuits connected in a network. The master station 40 may be included in a mobile support, such as for example a vehicle or an aircraft, as well as in a stationary support such as a building. In addition, the master station may comprise a slave station 30 and accumulate the functions of master and slave station. The locating system according to the invention comprises at least one master station 40 and one or more slave stations 30. However, it is quite possible to deploy several master stations 40, in particular to improve the operational availability of the system.
Le procédé de calcul de l'instant d'arrivée d'un signal radioélectrique non impulsionnel selon l'invention distingue deux situations correspondant à deux modes de réalisation. Le premier mode suppose que l'on dispose directement de signaux de reference sur le signal émis (existence de séquence de référence de ce signal dans la base de données technique). Le second mode s'applique à défaut, lorsque l'on ne dipose pas au préalable de séquence de référence dans la base de données technique. II implique alors la construction du signal de référence. L'obtention du signal de référence depend donc du mode de réalisation. The method of calculating the instant of arrival of a non-pulse radio signal according to the invention distinguishes two situations corresponding to two embodiments. The first mode assumes that reference signals are directly available on the transmitted signal (existence of a reference sequence of this signal in the technical database). The second mode applies if one does not have a reference sequence beforehand in the technical database. It then involves the construction of the reference signal. Obtaining the reference signal therefore depends on the embodiment.
La figure 4 illustre par un synoptique un procédé de détermination de l'instant d'arrivée d'un signal radioélectrique non impulsionnel selon les deux modes de réalisation de l'invention. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés sur les autres figures portent les mêmes références. Dans une étape 51 du procédé selon l'invention, un signal radioélectrique 50 non impulsionnel est acquis, numérisé (à fréquence d'échantillonnage elevée) et horodaté. En outre, le signal radioélectrique 50 peut aussi au cours de cette étape 51 être enregistré. Cette étape 51 peut être limitée sur une ou plusieurs bandes d'analyse fréquentielle données et pour une durée d'observation donnée. Cette étape 51 peut être déclenchée soit manuellement, soit de façon automatique, pour une période de récurrence spécifiée ou encore de manière continue. Au cours d'une étape 52, le signal comportant des informations utiles, c'est-à-dire des informations pertinentes pour la localisation d'un émetteur donné, est extrait du signal issu de l'étape 51. A titre d'exemple non limitatif, cette étape 52 peut être mise en oeuvre en effectuant les traitements suivants : - une canalisation fréquentielle du signal radioélectrique 50 reçu ; - une détection des canaux actifs du signal radioélectrique 50 20 reçu ; - un fenêtrage temporel fonction des caractéristiques du signal radioélectrique 50 reçu ; - un filtrage fréquentiel bande étroite adapté à la bande de fréquence du signal radioélectrique 50 reçu ; 25 - une décimation du signal radioélectrique 50 reçu. L'étape 52 peut être réalisée de façon automatique ou avec l'assistance d'un opérateur. Cette étape 52 permet notamment de déterminer précisément les instants de début du signal utile extrait du signal radioélectrique 50 reçu. Dans une étape 53, la forme d'onde du signal utile 30 extrait à l'étape 52 est identifié. La fonction d'identification de la forme d'onde comprend notamment la détermination du type de modulation utilisée, du nombre d'états, de la vitesse de modulation. Pour identifier la forme d'onde d'un signal, l'étape 53 fait notamment appel à la base de données techniques 35, la base de données techniques 35 comportant des informations 35 caractéristiques permettant d'identifier les différentes formes d'onde connues. Dans une étape 54, les signaux utiles extraits à l'étape 52 sont inter-corrélés avec un signal de référence. Ainsi, lorsqu'un pic de la fonction d'inter-corrélation appliquée au signal utile extrait à l'étape 52 avec le signal de référence est détecté à l'étape 54, la position temporelle t dudit pic de la fonction d'inter-corrélation est déterminée. La position temporelle t correspond au maximum de la fonction d'inter-corrélation en l'absence de trajets multiples. En présence de trajets multiples, la position temporelle t correspond au pic associé au premier trajet. La détermination précise de la position du premier trajet est effectuée par exemple en utilisant des techniques, classiques en traitement du signal, de type haute résolution, par exemple, pour traiter le cas de trajets proches temporellement. D'autres techniques, n'utilisant pas directement la fonction de correlation peuvent aussi être utilisées. FIG. 4 illustrates by a block diagram a method for determining the instant of arrival of a non-pulse radio signal according to the two embodiments of the invention. Elements identical to the elements already presented in the other figures bear the same references. In a step 51 of the method according to the invention, a non-pulse radio signal 50 is acquired, digitized (at high sampling frequency) and time stamped. In addition, the radio signal 50 can also be recorded during this step 51. This step 51 may be limited to one or more given frequency analysis bands and for a given observation period. This step 51 can be triggered either manually or automatically for a specified recurrence period or continuously. During a step 52, the signal comprising useful information, that is to say information relevant for the location of a given transmitter, is extracted from the signal from step 51. By way of example non-limiting, this step 52 may be implemented by carrying out the following treatments: - a frequency channel of the received radio signal 50; detection of the active channels of the received radio signal 50; a temporal windowing function of the characteristics of the received radio signal 50; a narrow band frequency filter adapted to the frequency band of the received radio signal 50; A decimation of the received radio signal 50. Step 52 can be performed automatically or with the assistance of an operator. This step 52 notably makes it possible to precisely determine the start times of the useful signal extracted from the received radio signal 50. In a step 53, the waveform of the useful signal 30 extracted in step 52 is identified. The identification function of the waveform includes determining the type of modulation used, the number of states, the modulation rate. In order to identify the waveform of a signal, step 53 uses the technical database 35, the technical database 35 having characteristic information identifying the different known waveforms. In a step 54, the useful signals extracted in step 52 are inter-correlated with a reference signal. Thus, when a peak of the inter-correlation function applied to the useful signal extracted in step 52 with the reference signal is detected in step 54, the time position t of said peak of the inter-correlation function correlation is determined. The time position t corresponds to the maximum of the inter-correlation function in the absence of multiple paths. In the presence of multiple paths, the time position t corresponds to the peak associated with the first path. The precise determination of the position of the first path is carried out for example using conventional signal processing techniques of high resolution type, for example, to deal with the case of near-temporal paths. Other techniques that do not directly use the correlation function can also be used.
Dans un premier mode de réalisation de l'étape 54, où des séquences de références sont conues a priori, c'est-à-dire avant d'avoir reçu ledit signal, le signal de référence utilisé par la fonction d'intercorrélation est la dite séquence extraite de la base de données techniques 35 correspondant à la forme d'onde du signal utile extrait à l'étape 52. Ainsi, pour une norme de radiocommunication mobile donnée telle que la norme GSM, les différentes séquences de référence connues extraites de la base de données techniques 35 sont inter-corrélées avec le signal utile extrait à l'étape 52. Si le signal reçu n'est pas compris dans un canal sensiblement affecté par des trajets multiples, lorsqu'un pic de la fonction d'inter-corrélation appliquée au signal utile extrait à l'étape 52 et à l'une des séquences de références extraites précédemment de la base de données techniques 35 est détecté à l'étape 54, la position temporelle t dudit pic de la fonction d'inter-corrélation est déterminée. Si le signal reçu est compris dans un canal sensiblement affecté par des trajets multiples, lorsqu'un pic de la fonction d'inter-corrélation appliquée au signal utile extrait à l'étape 52 et à l'une des séquences de références extraites précédemment de la base de données techniques 35 est détecté à l'étape 54, la position temporelle t du premier pic de la fonction d'inter-corrélation est déterminée, le premier pic étant celui correspondant au trajet direct du signal, c'est-à-dire au premier trajet reçu.35 Dans le second mode de réalisation de l'étape 54, adapté notamment à la situation où la base de données techniques ne contient pas de séquences de référence a priori, c'est-à-dire avant d'avoir reçu ledit signal, le signal de référence utilisé par la fonction d'intercorrélation est une réplique synthétique du signal radioélectrique 50 reçu. La réplique synthétique est obtenue : • en démodulant le train de symboles compris dans le signal radioélectrique 50 reçu, notamment en utilisant les paramètres de modulation déterminés à l'étape 53 ; et • en construisant la réplique synthétique, c'est-à-dire en créant un signal modulé comportant ledit train de symbole extrait précédemment. La modulation employée pour construire la réplique synthétique est la même que celle du signal reçu 50. L'hypothèse retenue est que le signal reçu 50est parfaitement défini à partir des informations obtenues aux étapes du procédé selon l'invention précédentes. Le signal utile extrait à l'étape 52 est inter-corrélé à l'étape 54 avec la réplique synthétique. Si le signal reçu n'est pas compris dans un canal sensiblement affecté par des trajets multiples, lorsqu'un pic de la fonction d'inter-corrélation appliquée au signal utile extrait à l'étape 52 et à la réplique synthétique est détecté à l'étape 54, la position temporelle t dudit pic de la fonction d'inter-corrélation est déterminée. Si le signal reçu est compris dans un canal sensiblement affecté par des trajets multiples, lorsqu'un pic de la fonction d'inter-corrélation appliquée au signal utile extrait à l'étape 52 et à la réplique synthétique est détecté à l'étape 54, la position temporelle t du premier pic de la fonction d'inter-corrélation est déterminée, le premier pic étant celui correspondant au trajet direct du signal, c'est-à-dire au premier trajet reçu. In a first embodiment of step 54, where reference sequences are designed a priori, that is to say before having received said signal, the reference signal used by the intercorrelation function is the said sequence extracted from the technical database 35 corresponding to the waveform of the useful signal extracted in step 52. Thus, for a given mobile radiocommunication standard such as the GSM standard, the various known reference sequences extracted from the technical database 35 is inter-correlated with the useful signal extracted in step 52. If the received signal is not included in a channel substantially affected by multiple paths, when a peak of the inter-link function is detected. correlation applied to the useful signal extracted in step 52 and to one of the reference sequences extracted previously from the technical database 35 is detected in step 54, the temporal position t of said peak of the function. inter-correlation is determined. If the received signal is included in a channel substantially affected by multiple paths, when a peak of the inter-correlation function applied to the useful signal extracted in step 52 and to one of the reference sequences previously extracted from the technical database 35 is detected in step 54, the time position t of the first peak of the inter-correlation function is determined, the first peak being that corresponding to the direct path of the signal, i.e. say in the first path received. In the second embodiment of step 54, adapted in particular to the situation where the technical database does not contain reference sequences a priori, that is to say before having received said signal, the reference signal used by the intercorrelation function is a synthetic replica of the received radio signal 50. The synthetic replica is obtained by: • demodulating the symbol train included in the received radio signal 50, notably by using the modulation parameters determined in step 53; and • constructing the synthetic replica, that is, creating a modulated signal comprising said previously extracted symbol stream. The modulation used to construct the synthetic replica is the same as that of the received signal 50. The assumption adopted is that the received signal 50 is perfectly defined from the information obtained in the preceding steps of the method according to the invention. The useful signal extracted in step 52 is inter-correlated in step 54 with the synthetic replica. If the received signal is not included in a channel substantially affected by multiple paths, when a peak of the inter-correlation function applied to the useful signal extracted at step 52 and the synthetic replica is detected at the In step 54, the time position t of said peak of the inter-correlation function is determined. If the received signal is included in a channel substantially affected by multiple paths, when a peak of the inter-correlation function applied to the useful signal extracted at step 52 and the synthetic replica is detected at step 54 , the temporal position t of the first peak of the inter-correlation function is determined, the first peak being that corresponding to the direct path of the signal, that is to say to the first path received.
Dans une étape 55, le canal correspondant au signal radioélectrique 50 reçu est estimé et caractérisé. L'étape 55 peut notamment comporter un filtre représentant les caractéristiques du canal de propagation et permettant de décomposer le canal en plusieurs trajets le cas échéant. L'étape 55 permet par exemple d'estimer les caractéristiques des trajets suivis par le signal radioélectrique émis par un émetteur 3 et donc une estimation de la précision de mesure de l'instant d'arrivée. In a step 55, the channel corresponding to the received radio signal 50 is estimated and characterized. Step 55 can in particular comprise a filter representing the characteristics of the propagation channel and making it possible to split the channel into several paths if necessary. Step 55 makes it possible, for example, to estimate the characteristics of the paths followed by the radio signal emitted by a transmitter 3 and thus an estimation of the measurement accuracy of the arrival time.
Dans une étape 56, l'instant d'arrivée TOA, ou selon l'expression anglo-saxonne Time Of Arrivai, du signal radioélectrique 50 reçu est calculé. Cette étape 56 peut être réalisée de façon entièrement automatique. A partir de l'instant tréception où est reçu le signal radioélectrique 50, l'instant tréception pouvant être déterminé grâce à l'étape 51 et en particulier à l'horodatage, l'instant d'arrivée TOA du signal radioélectrique 50 reçu est alors donné par l'expression mathématique suivante : TOA = tréception + t. In a step 56, the arrival time TOA, or according to the English expression Time Of Arrival, of the received radio signal 50 is calculated. This step 56 can be performed fully automatically. From the instant tréception where the radio signal 50 is received, the time tréception being able to be determined thanks to the step 51 and in particular to the time stamping, the moment of arrival TOA of the radioelectric signal 50 received is then given by the following mathematical expression: TOA = tréception + t.
L'étape 56, étant notamment calculée par rapport au trajet direct du signal radioélectrique émis par un émetteur 3, permet en outre de détecter les cas où le trajet direct dudit signal n'est pas reçu, par exemple lorsque le premier trajet reçu est faible et/ou fluctuant. II est alors possible de prévoir les cas où la détermination de l'instant d'arrivée va donner des mesures moins précises, voire aberrantes. Step 56, in particular being calculated with respect to the direct path of the radio signal emitted by a transmitter 3, also makes it possible to detect the cases where the direct path of said signal is not received, for example when the first path received is weak. and / or fluctuating. It is then possible to predict the cases where the determination of the time of arrival will give less precise or even aberrant measurements.
Dans un système de localisation selon l'invention, le procédé de calcul de l'instant d'arrivée d'un signal radioélectrique non impulsionnel est mis en oeuvre sur les stations esclaves 30. L'étape 51 est par exemple mise en oeuvre grâce au dispositif d'acquisition 32, au dispositif de numérisation 33, au dispositif d'horodatage 36 et au dispositif d'enregistrement 34. Les étapes 52, 53, 54, 55 et 56 peuvent être mises en oeuvre grâce aux dispositifs de traitements et de calculs 37. Dans un système de localisation, pour chaque station esclave 30, l'instant d'arrivée TOA du signal radioélectrique 50 reçu, une fois déterminé, est transmis à la station maître 40. La transmission peut être effectuée par les moyens de communication 38 de la station esclave 30. La réception par la station maître 40 peut être assurée par des moyens de communications 42. Les différents instants d'arrivée collectés par la station maître sont extraits et associés. Cette association de mesures est réalisée à la fois au niveau des mesures de chaque capteur et entre capteurs: - regroupement des mesures sur un critère de distance qui peut bénéficier de mesures complémentaires obtenues par la démodulation du signal (comparaison de séquence, de nombre de symboles, etc.), pour produire des mesures de synthèse ; - regroupement des mesures simultanées entre capteurs sur critères de conditions de mesures (instant, canal fréquentiel, etc..), renforcé éventuellement par le train de symboles pour éviter toute ambiguïté, - regroupement des mesures non simultanées entre capteurs sur critère de localisation hyperbolique qui peut également bénéficier de mesures complémentaires obtenues par la démodulation du signal. La station maître 40 met alors en oeuvre une méthode de localisation hyperbolique passive pour déterminer, à partir des instants d'arrivée collectés provenant des stations esclaves 30, la localisation géographique de l'émetteur du signal radioélectrique 50 reçu. La station maître 40 peut en outre être utilisée pour paramétrer le contexte du système de localisation. Les informations recueillies, comme par exemple la bande de fréquence à écouter et de manière plus générale l'ensemble des informations permettant de paramétrer le système de localisation selon l'invention, sont transmises à l'ensemble des stations esclaves 30. Les stations esclaves mettant en oeuvre le procédé de calcul de l'instant d'arrivée d'un signal radioélectrique non impulsionnel selon l'invention peuvent alors utiliser lesdites informations de paramétrage du contexte, en particulier pour les étapes 51 et 52. Cela permet ainsi de centraliser au moins partiellement la configuration du système sur la station maître 40. La mise en oeuvre de l'association de mesures et de la méthode de localisation hyperbolique passive peut être accomplie par les dispositifs de traitements et de calculs 41 de la station maître 40. Le paramétrage du contexte peut aussi recourir aux moyens de communications 42. In a localization system according to the invention, the method for calculating the instant of arrival of a non-pulse radio signal is implemented on the slave stations 30. The step 51 is for example implemented thanks to the acquisition device 32, the digitizer 33, the time stamping device 36 and the recording device 34. The steps 52, 53, 54, 55 and 56 can be implemented using the processing and calculation devices. 37. In a location system, for each slave station 30, the arrival time TOA of the received radio signal 50, once determined, is transmitted to the master station 40. The transmission can be carried out by the communication means 38. of the slave station 30. The reception by the master station 40 can be provided by means of communications 42. The different arrival times collected by the master station are extracted and associated. This combination of measurements is performed both at the level of the measurements of each sensor and between sensors: - grouping of the measurements on a distance criterion which can benefit from complementary measurements obtained by the demodulation of the signal (comparison of sequence, number of symbols , etc.), to produce synthesis measurements; - grouping of simultaneous measurements between sensors on criteria of measurement conditions (instant, frequency channel, etc.), possibly reinforced by the symbol train to avoid any ambiguity, - grouping of non-simultaneous measurements between sensors on hyperbolic localization criterion which can also benefit from complementary measurements obtained by the demodulation of the signal. The master station 40 then implements a passive hyperbolic localization method for determining, from the arrival times collected from the slave stations 30, the geographical location of the transmitter of the received radio signal 50. The master station 40 may further be used to set the context of the location system. The information collected, such as for example the frequency band to be listened to and, more generally, all the information making it possible to parameterize the location system according to the invention, are transmitted to all the slave stations 30. The slave stations putting the method for calculating the instant of arrival of a non-pulse radio signal according to the invention can then use said context setting information, in particular for the steps 51 and 52. This thus makes it possible to centralize at least partially the configuration of the system on the master station 40. The implementation of the combination of measurements and the passive hyperbolic localization method can be accomplished by the processing and calculation devices 41 of the master station 40. The parameterization of the context may also use the means of communication 42.
Selon le contexte de déploiement du système de localisation selon l'invention et le type de signal à localiser, le paramétrage système peut être adapté. En environnement radioélectrique peu dense, le paramétrage système peut être réalisé a priori : les stations esclaves 30 disposent alors des règles de sélection et de traitements automatiques des signaux utiles. Depending on the deployment context of the location system according to the invention and the type of signal to be located, the system setting can be adapted. In a low-density radio environment, the system parameterization can be carried out a priori: the slave stations 30 then have rules for selecting and automatically processing the useful signals.
Ce paramétrage concerne, par exemple et de façon non limitative, la spécification de la bande de fréquence utile, du segment temporel et du moment d'acquisition (par exemple, premier ou deuxième emplacement ou selon l'expression anglo-saxonne slot sur un canal fréquentiel qui devient actif). La station esclave 30 peut en outre envoyer des éléments complémentaires, comme par exemple la séquence d'apprentissage ou le train de symbole, pour lever d'éventuelles ambiguïtés au niveau du traitement de la station maître ou permettre aux stations esclaves 30 ayant reçu le signal à faible niveau de calculer le temps d'arrivé du signal. Pour les environnements denses ou en présence de signaux continus, la station maître 40 peut décider des signaux à traiter et définir dynamiquement les paramètres des signaux à traiter. La station maître 40 communique alors systématiquement les nouveaux paramètres aux stations esclaves 30. Le second mode de réalisation de l'étape 54, adapté notamment à la situation où l'on ne dispose pas au préalable de séquences de reference, peut être mis en oeuvre efficacement sur une station esclave 30 en utilisant un tampon rempli au bout d'une durée de quelques secondes par exemple par les signaux numérisés à l'étape 51 au niveau des stations esclaves 30. La station maître 40 choisit alors elle-même les signaux à localiser de façon automatique ou sur intervention d'un opérateur. La station maître 40 démodule alors ces signaux et communique aux stations esclaves les caractéristiques des signaux à traiter (canal fréquentiel, instant approximatif de réception), les caractéristiques de modulation et la portion de train de symboles associé afin que celles-ci puissent générer le signal synthétique et faire la mesure de l'instant d'arrivée. Dans ce mode de réalisation, seule la station maître 40 a besoin de disposer de la base de données technique 35 nécessaire à la reconnaissance de modulation, les stations esclaves n'ont besoin alors que d'un générateur générique de signaux. This parameter setting concerns, for example and without limitation, the specification of the useful frequency band, the time segment and the acquisition time (for example, first or second slot or according to the Anglo-Saxon slot on a channel frequency that becomes active). The slave station 30 can furthermore send complementary elements, such as for example the training sequence or the symbol train, in order to eliminate any ambiguities in the processing of the master station or to allow the slave stations 30 which have received the signal. at low level to calculate the time of arrival of the signal. For dense environments or in the presence of continuous signals, the master station 40 can decide which signals to process and dynamically define the parameters of the signals to be processed. The master station 40 then systematically communicates the new parameters to the slave stations 30. The second embodiment of the step 54, adapted in particular to the situation where reference sequences are not available beforehand, can be implemented. effectively on a slave station 30 by using a buffer filled after a period of a few seconds, for example by the signals digitized in step 51 at the slave stations 30. The master station 40 then selects the signals itself. locate automatically or on the intervention of an operator. The master station 40 then demodulates these signals and communicates to the slave stations the characteristics of the signals to be processed (frequency channel, approximate time of reception), the modulation characteristics and the portion of associated symbol trains so that they can generate the signal synthetic and measure the moment of arrival. In this embodiment, only the master station 40 needs to have the technical database necessary for the modulation recognition, the slave stations then need only a generic signal generator.
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