FR2939903A1

FR2939903A1 - Systeme et procede de determination de la position d'un recepteur, et recepteur associe

Info

Publication number: FR2939903A1
Application number: FR0858648A
Authority: FR
Inventors: Nabil Jardak; Nel Samama
Original assignee: Groupe des Ecoles des Telecommunications GET Institut National des Telecommunications INT
Current assignee: Groupe des Ecoles des Telecommunications GET Institut National des Telecommunications INT
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-06-18
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: FR2939903B1; WO2010076501A1

Abstract

L'invention concerne un récepteur (2) d'un système de type GPS propre à déterminer une information de positionnement dudit récepteur. Le récepteur comprend : - des moyens (35) de génération d'une réplique ponctuelle ; - des moyens (36) de décalage temporel de la réplique ponctuelle d'une première, deuxième et troisième durées pour générer une première, une deuxième et une troisième répliques en avance ; - un discriminateur de code (56) propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance et le code réceptionné à partir desdites deuxième et troisième répliques en avance ; et - des moyens (35B) de détermination de l'information de positionnement du récepteur à partir du déphasage déterminé.

Description

Système et procédé de détermination de la position d'un récepteur, et récepteur associé. La présente invention concerne un système et un procédé de détermination de la position d'un récepteur, ainsi que le récepteur associé. Le système de positionnement global (de l'anglais Global Positioning System ) plus connu par son sigle GPS, permet à des personnes munies d'un récepteur de se localiser sur terre, sur mer et dans les airs. Ce système GPS comprend une trentaine de satellites qui émettent en permanence des signaux électromagnétiques. Un récepteur d'un système GPS capte les signaux émis par au moins quatre satellites et peut, en calculant les temps de propagation de ces signaux entre les satellites et lui, et en les multipliant par la célérité du signal, connaître sa distance par rapport à ceux-ci et, par trilatération, situer précisément sa position en trois dimensions. Pour mesurer ce temps, il est nécessaire de synchroniser un code généré dans le récepteur au code du signal réceptionné par le récepteur. Lorsque cette condition est remplie, le signal de sortie du discriminateur présente une amplitude nulle. Lorsque le récepteur se trouve en ville ou dans un canyon, les signaux provenant des satellites sont souvent réfléchis par des éléments du paysage tels que des bâtiments ou des arbres de sorte que le récepteur réceptionne plusieurs composantes du même signal électromagnétique. Ce phénomène est appelé phénomène de trajets multiples. Or, seule la composante du signal en visibilité directe permet de déterminer la position du récepteur puisque les signaux réfléchis sont représentatifs du trajet satellite-zone de réflexion, zone de réflexion-récepteur. La présence de trajets multiples distord le signal de sortie du discriminateur de code. Ainsi, la condition selon laquelle le signal de sortie du discriminateur de code passe par zéro lorsque la réplique est synchronisée au code réceptionné n'est plus vraie. En conséquence, la position calculée par le récepteur GPS en présence de trajets multiples est différente de sa position réelle. Les trajets multiples induisent donc une erreur sur le calcul de la pseudo-distance qui se transforme en une erreur sur la position.

La présente invention a pour but de proposer un récepteur apte à déterminer une position précise du récepteur, même en présence de trajets réfléchis (ou trajets multiples). A cet effet, l'invention a pour objet un récepteur d'un système de détermination d'au moins une information de positionnement dudit récepteur, le système comprenant au moins un générateur d'un signal, appelé code, composé d'une séquence pseudo-aléatoire de bribes, le récepteur comprenant : - des moyens de réception du code ; - des moyens de génération d'un signal identique au code, appelé réplique ponctuelle ; - des moyens de décalage temporel de la réplique ponctuelle d'une première durée non nulle pour générer une première réplique en avance ; caractérisé en ce que les moyens de décalage temporel sont propres à décaler la réplique ponctuelle d'une deuxième durée non nulle et d'une troisième durée non nulle pour générer une deuxième réplique en avance et respectivement une troisième réplique en avance, la première, la deuxième et la troisième durées étant différentes, et en ce que le récepteur comporte en outre : - un discriminateur de code propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance et le code réceptionné à partir desdites deuxième réplique en avance et troisième réplique en avance ; et - des moyens de détermination de l'information de positionnement du récepteur à partir du déphasage déterminé. Suivant des modes particuliers de réalisation, le récepteur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison : - lesdits deuxième réplique en avance et troisième réplique en avance sont comprises dans l'intervalle [û1ûA ; -1+A/2] bribe, la durée A étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance et la troisième réplique en avance ; - la deuxième durée est comprise entre -1ûA bribe et -1ûA/2 bribe, la durée A étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance et la troisième réplique en avance ; - la troisième durée est comprise entre -1 bribe et -1+A/2 bribe, la durée A étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance et la troisième réplique en avance ; - le discriminateur de code est propre à déterminer le déphasage en retranchant la deuxième réplique en avance à la troisième réplique en avance ; - les moyens de décalage temporel sont propres à générer une réplique en retard décalée par rapport à la réplique ponctuelle d'une durée compris entre 0 bribe et A/2 bribe. - le signal de sortie du discriminateur est normalisé en fonction de la réplique en retard, de la deuxième réplique en avance et de la troisième réplique en avance ; - le code comprend une composante en phase et une composante en quadrature de phase, le discriminateur de code est propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance et le code réceptionné à partir de la relation suivante :

1./IEi2 + QE~ ù ~IVE~ + QVEi2 Di = V I4 + QL~ + VIEi2 + QEi2 + \/IVES + QVEi2 dans laquelle :

. D; est la sortie du discriminateur de la boucle de code; . IVE; est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;

. QVE; est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;

. IE1 est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;

. QE; est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; . IL; est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en retard et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ; . QL; est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en retard et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ; - le récepteur comporte une première boucle d'asservissement du code réceptionné au déphasage déterminé, et la première boucle d'asservissement est une boucle à verrouillage de retard d'ordre 1 ; - le code est modulé par une porteuse, et le récepteur comporte une deuxième boucle d'asservissement de la porteuse à la première réplique en retard ; - le code est un code GPS. L'invention a également pour objet un système de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur, le système comportant au moins un générateur d'un signal appelé code composé d'une séquence pseudo- aléatoire de bribes, caractérisé en ce que le système comporte en outre un récepteur tel que décrit ci-dessus. Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur appartenant à un système comportant au moins un générateur d'un signal appelé code composé d'une séquence pseudo-aléatoire de bribes, le procédé comportant les étapes suivantes réalisées par le récepteur : - réception du code généré par le générateur ; - génération d'un signal identique au code, appelé réplique ponctuelle ; - décalage temporel de la réplique ponctuelle d'une première durée non nulle pour générer une première réplique en avance ; caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de décalage temporel, la réplique ponctuelle est également décalée d'une deuxième durée non nulle et d'une troisième durée non nulle pour générer une deuxième réplique en avance et une troisième réplique en avance ; la première, la deuxième et la troisième durées étant différentes, et en ce que le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - détermination d'un déphasage entre la première réplique en avance et le code réceptionné à partir de la deuxième réplique en avance et de la troisième réplique en avance ; et - détermination de l'information de positionnement du récepteur à partir du déphasage déterminé. En variante, l'étape de décalage temporel est réalisée au cours de la phase de poursuite de code. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre indicatif et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une courbe représentant les signaux de sortie d'un discriminateur en fonction du décalage entre la réplique ponctuelle et le code réceptionné d'un récepteur GPS standard en présence de trajets multiples courts ; - la figure 2 est une courbe représentant les signaux de sortie d'un discriminateur en fonction du décalage entre la réplique ponctuelle et le code réceptionné d'un récepteur GPS standard en présence de trajets multiples longs ; - la figure 3 est une vue schématique du récepteur selon l'invention. Le système de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur comprend des satellites appartenant au système global de navigation par satellite (GPS ou GNSS), ainsi qu'un récepteur. Chaque satellite est par exemple propre à transmettre un signal électromagnétique constitué par un signal de code GPS de type C/A, appelé code, de période égale à 1 milliseconde et généré avec une fréquence égale à 1,023 MHz modulant une porteuse de fréquence égale à 1575,42 MHz. Le code est constitué d'une séquence pseudo-aléatoire de 1023 bribes. Une bribe est égale à 1/1023 ms et est généralement désignée par le terme anglais chip . Pour définir la position du récepteur à 3 dimensions, il est nécessaire d'avoir quatre satellites. Dans la suite de la description, seul le traitement d'un signal provenant d'un satellite a été décrit, le traitement des signaux provenant des autres satellites étant identique.

Il a été constaté que le signal de sortie du discriminateur d'un récepteur comporte un point invariant A de coordonnées (-1-A/2, 0) bribe et cela quelque soit la longueur des multi-trajets.

En effet, en référence aux figures 1 et 2, le signal S1 représente le signal de sortie du discriminateur au point d'équilibre de la boucle et en l'absence de trajet multiple. Les signaux S2 et S3 représentent les signaux de sortie du discriminateur au point d'équilibre et lorsque le signal réceptionné comprend un signal issu d'un trajet multiple court, c'est-à-dire lorsque la différence entre le signal direct et le signal multi-trajets, est inférieure à 0,2 ms. Les signaux S4 et S5 représentent les signaux de sortie du discriminateur au point d'équilibre lorsque le signal réceptionné comprend un signal issu d'un trajet multiple long, c'est-à-dire lorsque la différence entre le signal direct et le signal multi-trajets est supérieure à 1 ms. Les signaux S1 à S5 passent tous par le point invariant A. Selon l'invention, le point invariant (ù1ùN2, 0) est utilisé pour aligner la phase de la réplique locale, ci-après appelée réplique ponctuelle, sur la phase du code direct dans le signal reçu. La description de l'invention comporte une démonstration théorique de l'existence de ce point invariant, suivie d'une description théorique puis pratique d'un récepteur propre à aligner la phase de la réplique ponctuelle, sur la phase du code direct au cours de la phase de poursuite du code. Dans un récepteur classique, la réplique ponctuelle P est décalée de ùA/2 bribe pour générer une réplique en avance E. De plus, la réplique ponctuelle P est décalée de + A/2 bribe pour générer une réplique en retard L.

Les expressions des fonctions de corrélation d'un récepteur classique en avance (en phase, IE, et en quadrature de phase, QE) et en retard (en phase, IL, et en quadrature de phase, QL) d'un signal direct et de plusieurs signaux multitrajets, s'écrivent :

IE = A cos(B ùB) Rf' e ù A" sin(z4f0T) + A cos(B ùB)Rf' ù 2 sin(z4fkT) (7.1) 0 0 2 7r[~foT 1<k<N k k k 2 7t4fkT QE=Ao sin(90 8) R e ù ~ sin(~f,T) + E Ak sin(9k 9)R e sin(zAfkT) (7.2) \ 2/ Af0T 1<k<N \ 2/ fkT IL=Ao cos(ek 9)R dans lesquelles : - IE est une fonction de corrélation entre la réplique en avance, c'est-à-dire la réplique décalée de ùA/2 bribe et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ; - QE est une fonction de corrélation entre la réplique en avance, c'est-à-dire la réplique décalée de ùA/2 bribe, et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ; - IL est une fonction de corrélation entre la réplique en retard, c'est-à-dire la réplique décalée de + A/2 bribe, et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ; - QL est une fonction de corrélation entre la réplique en retard, c'est-à-dire la réplique décalée de +A/2 bribe, et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ; - Ak est l'amplitude du trajet k, k = 0 pour le trajet direct ; - z est le délai estimé par le récepteur (2 est aussi la phase de la réplique ponctuelle) ; - Zo est le délai de transmission du trajet direct (modulo 1 milliseconde) ; - zk est le délai relatif du trajet "k" réfléchi (ayant une valeur positive) ; - e=zùzo est l'erreur de poursuite ; - eK est la phase de la porteuse du signal du trajet " k " ; - e est la phase estimée de la porteuse locale ; - T est le temps d'intégration ; - Afo est l'erreur d'estimation de la fréquence pour le signal en trajet direct ; - Afk est l'erreur d'estimation de la fréquence pour le k1eme signal réfléchi ; - A est l'espacement, en bribe, entre les phases des corrélateurs en avance et en retard ; - N est le nombre de multi-trajets ; 7 7 7 + A'sin(zAfoT) + E Ak cos(ek9)R eùrk + sin( kT) 2, zAfoT 1<k<N 2, zAfkT QL = Ao sin(ek 9) RrE + A sin(z4foT) + Ak sin(BkB)Re ù rk + A sin(z4fkT) (7.4) 2/ ;rAfoT 1<k<N 2/ 2rAfkT (7.3) - R est la fonction d'auto corrélation normalisée du code réceptionné, c'est-à-dire dans le cas présent du code C/A, noté C(t), R est donnée par la formule suivante : R(2) = C(t)C(t +1-) 1ù pour I2 1 1 0 ailleurs Comme (7.5) Noter que l'effet du bruit n'est pas pris en compte dans la définition des équations (7.1) à (7.4). L'expression non normalisée d'un discriminateur d'un récepteur classique DE-L(s) = . JIE 2 + QE 2 û JIL2 + QL2 (7.6) avec les fonctions IE, QE, IL et QL telles que définies pour les équations (7-1) à (7-4) Pour un récepteur ayant une bande illimitée, ce discriminateur possède une sortie non nulle dans l'intervalle [û1ûA/2 ; 1+A/2] bribe. L'expression (7.6) du discriminateur a été développée autour du point invariant de coordonnées (û1ûA/2, 0). Pour cela, il a été supposé que 1) l'espacement A entre la fonction de corrélation en avance et la fonction de corrélation en retard est inférieure ou égale à 1 bribe, et 2) que l'erreur de poursuites est telle que : -1-0<-1-0+min(A,2i) Où ri représente le délai du plus court trajet multiple. Par suite, -1ûA -e--<-1-A+min(-,r1) (7.8) A A min(2,r1)< 2 est : il vient -1û0<ûeû0<û1û0<--1 (7.9) Donc, la fonction d'auto corrélation de c - A/2 tend vers 0. R e-- 0 -* i Le premier terme de la fonction d'auto corrélation en avance tend vers 0 (cf. équations (7.1) et (7.2)). ---r e-- e < <ù1 A partir de (7.9), on obtient e-- R ùr, *0 Par conséquent, 2 (7.12) Le second terme de la fonction d'auto corrélation de la réplique en avance E tend vers 0 (cf équations (7.1) et (7.2)).

D'autre part, partant de (7.7) on obtient : -1e+- <ùl+min(-,r ) O A -1ùr,e+--r,<ù1+min(-,r,)ùr, O A A min(ù,z,) -1-zl e+--r, <-1+min(ù,z1) -z~ <-1 Comme 2 , alors 2 2 Par conséquent, R +--r -*0 (7.16) Le second terme de la fonction d'auto corrélation de la réplique en retard L tend vers 0 (cf. équations (7.3) et (7.4)). En remplaçant (7.10), (7.12) et (7.16) dans (7.1) à (7.4), au voisinage du point invariant (û1ûA/2,0) et quel que soit 'Zk> 0, k = 1..N, il est obtenu : (7.10) Donc IE~O; QEO IL Ao sin('foT) cos(90 9) R E + 1zAfoT 2/ i QL - Ao sin('zAfoT) sin(9o0) R E + 1zAfoT 2, Par conséquent, lorsque l'erreur de poursuite s est telle que

A -1ù0e<ù1ù+min(~ 2 l'expression du discriminateur (7.6) est réduite à : (7.17) DEL(e) _ -V IL2 + QL2 = - A0 sin( ,rAfoT) C A` ,rA T 2 R e+ .f o / (7.18) Dans le voisinage de droite du point invariant, c'est-à-dire lorsque l'erreur de poursuites est supérieur à (û1ûA/2, 0), le signal de sortie du discriminateur devient : DE-L(eû(1+A/2))=ûAo sin( rAfoT ) rAfoT (7.19) En conséquence, d'après (7.19), lorsque l'erreur de poursuites est telle 10 que :û1û A o +min(-,r) le discriminateur passe par le point (û1ûA/2, 0) quel que soit le trajet multiple. Par contre, lorsque l'erreur de poursuiteE≤û1ûA/2, toutes les auto corrélations impliquées dans (7.1) à (7.4) sont nulles, entraînant une valeur nulle du discriminateur. 15 Selon l'invention, lorsque le signal de sortie du discriminateur s'annule au point invariant (û1ûA/2, 0), le code direct est en phase avec une réplique située à 1+A/2 bribe de la réplique ponctuelle. La région intéressante du discriminateur est alors [û1ûA/2, -1+A/2] bribe.

Lorsqu'au cours de la phase d'acquisition le pas de recherche sur l'axe de la phase du code est égale à l'espacement A, l'erreur de poursuite initiale c est dans l'intervalle [-A/2, A/2] autour de la phase du code direct.

La présente invention propose de décaler la phase, obtenue au cours de la phase d'acquisition, de -1 bribe: l'erreur de poursuite initiale à la fin de la phase d'acquisition se trouve alors dans l'intervalle [û1-4/2, -1+A/2] bribe et la boucle utilise la partie droite du point invariant du discriminateur.

D'autre part, comme visible sur la figure 1, la sortie du discriminateur d'un récepteur classique (7.19) est négative quel que soit le multi-trajets, de sorte que pour atteindre le point invariant en se plaçant dans cet intervalle, le discriminateur d'un récepteur classique donné par (7.6) doit être inversé. En conséquence, le discriminateur selon l'invention D; est égal à l'opposé du discriminateur d'un récepteur classique ; Di (s)=ûDE_L(s) pour se [û1ûA/ 2, -1+A/2] (7.20)

L'expression normalisée du discriminateur d'un récepteur classique, c'est-à-dire l'expression normalisée de l'équation (7.6), est : .iIE 2 + QE 2 - . jIL2 + QL2 DE-L (E) = .\/IE 2 + QE 2 + .\iIL2 + QL2 Cette normalisation ne convient pas au domaine de définition du discriminateur D; selon l'invention. Ce domaine est df = [û1-4/2, 1+4/2] bribe.

Comme autour du point invariant [û1û4/2 ;0] l'expression (7.21) tend vers zéro, si le discriminateur selon l'invention D; est normalisé par celle-ci, le signal de sortie du discriminateur tend vers l'infini. En conséquence, la présente invention propose de normaliser le nouveau discriminateur selon l'invention D; défini par l'équation (7.20) par la formule suivante : ~IE~2 +QE2 VIVE +QVE~ Dl .JILZ +QLZ +.JIEti2 +QE2 +\iIVE2 +QVE2 (7.21) (7.23) dans laquelle les fonctions IE1, QE1 IL; et QL; sont différentes des fonctions, IE, QE, IL et QL définies pour les équations (7-1) à (7-4). - IVE; est une fonction de corrélation entre une réplique en avance par rapport à la réplique ponctuelle P d'une durée comprise entre -1ùA bribe et -1 A/2 bribe, ladite réplique étant appelée deuxième réplique en avance VE; et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - QVE; est une fonction de corrélation entre ladite deuxième réplique en avance VE; et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - IE1 est une fonction de corrélation entre une réplique en avance par rapport à la réplique ponctuelle P d'une durée comprise entre -1 bribe et -1+A/2 bribes, ladite réplique étant appelée la troisième réplique en avance E; et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - QE1 est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance E; et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - IL; est une fonction de corrélation entre une réplique en retard par rapport à la réplique ponctuelle d'une durée comprise entre +1 bribe et 1+A/2 bribe, appelée réplique en retard et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - QL est une fonction de corrélation entre la réplique en retard et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse. Avec cette formule, la somme des normalisations donne l'unité sur le domaine de définition df du discriminateur et cela quelque soit les valeurs de l'espacement A. Il a été constaté expérimentalement que ce modèle construit pour un récepteur à bande illimitée fonctionne également pour les récepteurs classiques à 2 ou 8 MHz de largeur de bande. Le récepteur 2 selon l'invention est normalisé selon la formule (7.23). Il est propre à rechercher le zéro au point invariant (0, 0) bribe au cours de la phase d'acquisition et de rechercher le zéro au point invariant (ù1ùA/2,0) bribe au cours de la phase de poursuite.

En référence à la figure 3, récepteur 2 comporte des moyens de réception 22, une horloge 24 et des moyens 23 de prétraitement du signal RF réceptionné. Les moyens de réception 22 sont aptes à réceptionner les signaux générés par un satellite.

Les moyens de prétraitement 23 comportent un convertisseur-abaisseur RF-IF 26 connecté aux moyens de réception 22 et à l'horloge 24, et un convertisseur analogique-numérique 27 relié au convertisseur-abaisseur 26. Le convertisseur-abaisseur 26 est apte à convertir la fréquence de la porteuse du signal réceptionné par le récepteur 2 d'une fréquence radio à une fréquence intermédiaire. Le récepteur 2 est propre à démoduler la porteuse du signal réceptionné et à synchroniser le code C/A généré localement au code C/A du signal réceptionné pour déterminer le temps de propagation du signal. A cet effet, le récepteur 2 comprend une boucle de porteuse 53 permettant de démoduler le signal et de déterminer le temps de propagation par mesure du déphasage entre la porteuse générée localement et la porteuse du signal électromagnétique provenant du satellite, et une boucle de code 62 permettant de mesurer plus facilement ce temps de propagation par mesure du déphasage entre le code généré localement et le code C/A du signal électromagnétique provenant du satellite. Ainsi, le récepteur 2 comprend un générateur 29 relié à l'horloge 24 ainsi qu'un premier 30 et un deuxième 31 mélangeurs reliés au générateur 29 et au convertisseur 27. Le générateur 29 génère sur une sortie 29A une composante en quadrature de phase Q (cosinus) et sur une sortie 29B une composante en phase I (sinus) d'un signal qui est une réplique à la fréquence intermédiaire du signal émis par le satellite. Le générateur 29 comporte des moyens 29C d'ajustement de la phase de du signal qu'il génère.

Les mélangeurs 30 et 31 sont propres à démoduler le signal réceptionné. Ils génèrent en sortie une composante en quadrature de phase Q (cosinus) et une composante en phase I (sinus) du signal modulant le signal RF produit par le satellite, c'est-à-dire dans l'exemple décrit du code C/A.

Le récepteur 2 comprend un générateur 35 relié à l'horloge 24, et un registre de décalage temporel 36 relié en entrée au générateur 35. Le générateur 35 est propre à générer un signal identique au signal modulant la porteuse du signal RF produit par le satellite. Ce signal modulant est généralement appelé réplique ponctuelle. Dans l'exemple de l'invention décrit, la réplique est un code C/A. Le générateur 35 comporte des moyens de calcul 35B de la distance d entre le récepteur 2 et le satellite à partir du déphasage entre le signal réceptionné et le signal généré par le récepteur 2, et des moyens 35C d'ajustement de la phase de la réplique ponctuelle à partir dudit même déphasage. Le registre 36 est apte à décaler la réplique ponctuelle d'une durée réglable. Au cours de la phase d'acquisition, le registre 36 est propre à générer une réplique en avance E par une sortie 36A, une réplique ponctuelle P par une sortie 36B et une réplique en retard L par une sortie 36C. La réplique en avance E est décalée de la durée - A/2 par rapport à la réplique ponctuelle P. La réplique en retard R est décalée de la durée A/2 par rapport à la réplique ponctuelle P. Au cours de la phase de poursuite du code, le registre 36 est propre à générer une première réplique en avance VE par la sortie 36A, une deuxième réplique en avance E par la sortie 36C, et une réplique en retard L par la sortie 36B En particulier, le registre 36 est propre à décaler la réplique ponctuelle P d'une première durée non nulle comprise entre et (û1ûA/2) bribe et -1 bribe, et de préférence égale à -1 bribe, pour générer une première réplique en avance PD;. Il est apte à décaler la réplique ponctuelle P d'une deuxième durée comprise entre (1ûA) bribe et (û1ûA/2) bribe, et de préférence égale à -1ûA/2 bribe, pour générer une deuxième réplique en avance VE;. Il est propre à décaler la réplique ponctuelle P d'une troisième durée comprise entre -1 bribe et (û1+A/2) bribe, et de préférence égale à -1+A/2 bribe pour générer une troisième réplique en avance E. La deuxième réplique en avance VE; et la troisième réplique en avance E; sont espacées de la durée A. A est par exemple égale à 1 bribe.

La première réplique en avance PD; est entre la deuxième réplique en avance VE; et la troisième réplique en avance E. Il est également propre à générer une réplique en retard L; décalée par rapport à la réplique ponctuelle P d'une durée comprise entre 0 bribe et A/2 bribe, et de préférence égale à A/2 bribe. Le récepteur 2 comporte un corrélateur 38 connecté à la sortie du mélangeur 31 et à la sortie 36C du registre 36, et un corrélateur 40 relié à la sortie du mélangeur 30 et à la sortie 36C du registre 36. Au cours de la phase d'acquisition, ces corrélateurs 38, 40 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique ponctuelle P et les composantes Q et I du signal réceptionné et démodulé de sa porteuse. Au cours de la phase de poursuite du code, ces corrélateurs 38, 40 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique en retard L; et les composantes Q et I du signal réceptionné et démodulé de sa porteuse.

Le récepteur 2 comprend en outre un discriminateur de porteuse 50 relié à la sortie des corrélateurs 38 et 40, et un filtre 52 connecté en entrée à la sortie du discriminateur de porteuse 50 et en sortie aux moyens d'ajustement 29C du générateur. Le discriminateur de porteuse 50 est apte à déterminer la différence de phase entre la phase de la porteuse locale et la phase du signal reçu en utilisant les signaux sortant des corrélateurs 38 et 40. Le discriminateur de porteuse 50 est apte à fournir ce déphasage aux moyens d'ajustement 29C afin d'asservir temporellement la phase de la porteuse locale à la phase du signal réceptionnée dans une première plage de capture.

Cette première plage de capture est comprise entre -7/2 et + 7/2. Le filtre 52 est apte à filtrer le déphasage pour minimiser l'effet du bruit thermique sur la phase et transformer la phase en fréquence qui pilote les moyens d'ajustement 29C. Le générateur 29, les moyens d'ajustement 29C, les mélangeurs 30, 31, les corrélateurs 38, 40, le discriminateur de porteuse 50 et le filtre 52 forment la boucle d'asservissement 53 de la phase de la porteuse générée localement à la porteuse du signal produit par le satellite.

Cette boucle d'asservissement 53 permet de synchroniser la phase du signal produit par le générateur 29 à la phase de la porteuse du signal produit par le satellite. Elle est appelée la boucle de porteuse. Selon l'invention, la boucle de porteuse 53 est propre à asservir la réplique ponctuelle P à la phase de la porteuse au cours de la phase d'acquisition, et la réplique en retard L; à la porteuse du signal produit par le satellite au cours de la phase de poursuite. Le récepteur 2 comporte en outre deux corrélateurs 42, 44 connectés à la sortie du mélangeur 31 et aux sorties 36A et 36C du registre 36, et deux corrélateurs 46, 48 reliés à la sortie du mélangeur 30 et aux sorties 36A et 36C du registre 36. Au cours de la phase d'acquisition, les corrélateurs 42, 46 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique en avance E et les composantes Q et I du signal démodulé de sa porteuse et, les corrélateurs 44, 48 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique en retard L et les composantes Q et I du signal démodulé. Au cours de la phase de poursuite du code, les corrélateurs 42, 46 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance VE; et les composantes Q et I du signal démodulé et, les corrélateurs 44, 48 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance E; et les composantes en Q et I du signal démodulé. Le récepteur 2 comprend en outre un discriminateur de code 56 relié en entrée à l'ensemble des corrélateurs 38, 40, 42, 44, 46 et 48, un amplificateur 58 connecté au discriminateur de code 56, et un sommateur 60 relié en entrée à l'amplificateur 58 et en sortie aux moyens d'ajustement 35C du générateur 35. Le discriminateur de code 56 est propre à rechercher le déphasage entre le code du signal produit localement et le code du signal direct, dans une deuxième plage de capture plus large que la première plage de capture. Ce déphasage est généralement exprimé en décalage spatial ou temporel. Dans ce dernier cas, il est appelé retard. Au cours de la phase d'acquisition, le discriminateur 56 est propre à calculer la fonction (7.21).

Au cours de la phase de poursuite du code et pour que la boucle de code 62 se synchronise avec le code du signal en visibilité directe et non avec le code des signaux réfléchis, le discriminateur de code 56 selon l'invention est propre à calculer la relation (7.23).

En particulier, le discriminateur de code 56 est propre à déterminer le déphasage en retranchant la troisième réplique en avance E; de la deuxième réplique en avance VE;. Le discriminateur de code 56 est apte à fournir son signal de sortie aux moyens d'ajustement 35C afin d'asservir la réplique ponctuelle au code C/A du signal en visibilité directe. Le gain de l'amplificateur 58 est environ égal à à Bn/0,25. Bn est la largeur de bande de la boucle de code et est généralement inférieure à 5 Hz. Le récepteur 2 comprend en outre un amplificateur 54 relié en entrée au filtre 52 et en sortie au sommateur 60.

L'amplificateur 54 présente un gain égal à 1/1540, c'est-à-dire un gain correspondant au rapport entre la fréquence de la porteuse et la fréquence de génération du code. Le sommateur 60 est propre à sommer le déphasage du code déterminé par le discriminateur de code 56 au déphasage de la porteuse déterminé par le discriminateur de porteuse 50, ce dernier déphasage étant pondéré par le gain de l'amplificateur 54. Les moyens d'ajustement 35C sont propres à ajuster la phase de la réplique ponctuelle à l'aide du déphasage provenant du sommateur 60, c'est-à-dire du déphasage du code additionné au déphasage pondéré de la porteuse.

Le générateur 35, les moyens d'ajustement 35C, le registre 36, les corrélateurs 42, 44, 46 et 48, le discriminateur de code 56, l'amplificateur 58 et le sommateur 60 forment la boucle d'asservissement 62. Cette boucle d'asservissement 62 est une boucle à verrouillage de retard (DLL). Elle est utilisée pour synchroniser la phase de la première réplique en avance PD; à la phase du code reçu décalée de -1ûA/2 bride au cours d'une étape de poursuite (en anglais tracking ) du signal généré par le satellite. Cette synchronisation est plus robuste que la synchronisation réalisée par la boucle de la porteuse. Elle est appelée boucle du code.

Rappelons que le signal de sortie du discriminateur selon l'invention est nul D; = 0 lorsque l'erreur de poursuite c est inférieure à -1ûA/2 bribe, de sorte que la partie opérationnelle de ce discriminateur est uniquement définie lorsque l'erreur de poursuite est supérieure ou égale à -1ûA/2 bribe.

En conséquence, le discriminateur selon l'invention D; utilise une boucle à verrouillage de retard (DLL) d'ordre 1 car une boucle à verrouillage de retard d'ordre 2 fluctue autour de son état d'équilibre avant de l'atteindre et s'approche donc de son point d'équilibre positivement et négativement. Ce qui n'est pas désirable ici puisque la partie gauche du nouveau discriminateur est nulle.

Selon l'invention, la boucle à verrouillage de phase (PLL), d'autre part, est d'ordre supérieur (deux ou trois) pour suivre la dynamique du signal. Lorsque la boucle de code utilisant ce discriminateur est en état d'équilibre, la réplique en retard L de 1+A/2 bribes est alignée sur le code direct. Par conséquent, la nouvelle réplique ponctuelle est la réplique en retard L. La pseudo- distance (modulo 1 milliseconde) est donc donnée par la somme de la phase du générateur de code et de la phase obtenue lors de la phase d'acquisition moins 1 bribe. Selon l'invention, la boucle d'asservissement 62 est d'ordre 1 et la boucle d'asservissement 53 est d'ordre 2 ou 3.

Les moyens de calcul 35B sont aptes à déterminer la distance d entre le récepteur 2 et le satellite à partir du déphasage provenant du sommateur 60. Des moyens non représentés sont aptes à calculer la position du récepteur 2 en fonction des distances entre le récepteur 2 et les autres satellites. Avantageusement, le récepteur selon l'invention permet de déterminer le déphasage entre la réplique ponctuelle et le code C/A du signal électromagnétique en visibilité directe, et ainsi de déterminer la position exacte du récepteur malgré la réception de signaux réfléchis parasites.

Claims

REVENDICATIONS1.- Récepteur (2) d'un système de détermination d'au moins une information de positionnement dudit récepteur (2), le système comprenant au moins un générateur d'un signal, appelé code, composé d'une séquence pseudoaléatoire de bribes, le récepteur (2) comprenant : - des moyens (22) de réception du code ; - des moyens (35) de génération d'un signal identique au code, appelé réplique ponctuelle (P) ; - des moyens (36) de décalage temporel de la réplique ponctuelle (P) d'une première durée non nulle pour générer une première réplique en avance (PD;) ; caractérisé en ce que les moyens (36) de décalage temporel sont propres à décaler la réplique ponctuelle (P) d'une deuxième durée non nulle et d'une troisième durée non nulle pour générer une deuxième réplique en avance (VE;) et respectivement une troisième réplique en avance (E;), la première, la deuxième et la troisième durées étant différentes, et en ce que le récepteur (2) comporte en outre : - un discriminateur de code (56) propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance (PD;) et le code réceptionné à partir desdites deuxième réplique en avance (VE;) et troisième (E;) réplique en avance ; et - des moyens (35B) de détermination de l'information de positionnement du récepteur (2) à partir du déphasage déterminé.

2.- Récepteur selon la revendication 1, dans lequel lesdits deuxième réplique en avance (VE;) et troisième réplique en avance (E;) sont comprises dans l'intervalle [û1ûA ; -1+A/2] bribes, la durée A étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance (VE;) et la troisième réplique en avance (E;).

3.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la deuxième durée est comprise entre (û1ûA) bribe et (û1ûA/2) bribe, la durée A étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance (VE;) et la troisième réplique en avance (E;).

4.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la troisième durée est comprise entre -1 bribe et (û1+A/2) bribe, la durée Aétant l'espacement entre la deuxième réplique en avance (VE;) et la troisième réplique en avance (E;).

5.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le discriminateur de code (56) est propre à déterminer le déphasage en retranchant la deuxième réplique en avance (VE;) à la troisième réplique en avance (E;).

6.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de décalage temporel (36) sont propres à générer une réplique en retard (L;) décalée par rapport à la réplique ponctuelle (P) d'une durée compris entre 0 bribe et A/2 bribe.

7.- Récepteur (2) selon la revendication 6, dans lequel le signal de sortie du discriminateur (56) est normalisé en fonction de la réplique en retard (L;), de la deuxième réplique en avance (VE;) et de la troisième réplique en avance (E;).

8.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le code comprend une composante en phase (I) et une composante en quadrature de phase (Q), le discriminateur de code (56) est propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance (PD;) et le code réceptionné à partir de la relation suivante : + QE2 - jIVE2 + QVE2 Di = .\1IL2, +QL~ ++QE2 +~IVE~ +QVE2 dans laquelle : - D; est la sortie du discriminateur de la boucle de code; - IVE; est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - QVE; est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - IE; est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - 0E1 est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;- IL; est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en retard et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - QL; est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en retard et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse.

9.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, qui comporte une première boucle (62) d'asservissement du code réceptionné au déphasage déterminé, et dans lequel la première boucle d'asservissement est une boucle à verrouillage de retard d'ordre 1.

10.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le code est modulé par une porteuse, et qui comporte une deuxième boucle (53) d'asservissement de la porteuse à la première réplique en retard (L;).

11.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le code est un code GPS.

12.- Système (1) de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur (2), le système comportant au moins un générateur d'un signal appelé code composé d'une séquence pseudo-aléatoire de bribes, caractérisé en ce que le système comporte en outre un récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.

13.- Procédé de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur appartenant à un système comportant au moins un générateur d'un signal appelé code composé d'une séquence pseudo-aléatoire de bribes ; le procédé comportant les étapes suivantes réalisées par le récepteur (2) : - réception du code généré par le générateur ; - génération d'un signal identique au code, appelé réplique ponctuelle (P) ; - décalage temporel de la réplique ponctuelle (P) d'une première durée non nulle pour générer une première réplique en avance (PD;) ; caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de décalage temporel, la réplique ponctuelle (P) est également décalée d'une deuxième durée non nulle et d'une troisième durée non nulle pour générer une deuxième réplique en avance (VE;) et une troisième réplique en avance (E;) ; la première, la deuxième et la troisième durées étant différentes ; et en ce que le procédé comporte en outre les étapes suivantes :- détermination d'un déphasage entre la première réplique en avance (PD;) et le code réceptionné à partir de la deuxième réplique en avance (VE;) et de la troisième réplique en avance (E;) ; et - détermination de l'information de positionnement du récepteur à partir du 5 déphasage déterminé.

14.- Procédé de détermination selon la revendication 13, dans lequel l'étape de décalage temporel est réalisée au cours de la phase de poursuite de code.