FR2954976A1

FR2954976A1 - Procede de localisation d'une source perturbatrice d'un signal dans le domaine de la radionavigation

Info

Publication number: FR2954976A1
Application number: FR1050043A
Authority: FR
Inventors: Bernard Panefieu
Original assignee: HELILEO
Current assignee: HELILEO
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-07-08
Anticipated expiration: 2030-01-06
Also published as: WO2011083269A1; FR2954976B1

Abstract

L'objet de l'invention est un procédé de localisation d'une source (12) d'au moins une onde perturbatrice interférente avec un signal de radionavigation (14) émis par un satellite (16), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : recevoir au moins une caractéristique d'un signal de radionavigation (22) émis par un satellite perturbé par une source perturbatrice (12) à l'aide d'au moins un organe récepteur (21) ayant au moins une ligne de visée (Lv) à gain affaibli, faire varier l'orientation de la ligne de visée (Lv) et mesurer la valeur (M) de ladite au moins une caractéristique reçue par ledit au moins un organe récepteur pour chaque orientation, et déterminer la direction (Dir) de la source perturbatrice (12) par rapport audit au moins un organe récepteur en fonction de la variation de la valeur mesurée (M) par rapport à une valeur de référence (Ref) du signal de radionavigation.

Description

PROCEDE DE LOCALISATION D'UNE SOURCE PERTURBATRICE D'UN SIGNAL DANS LE DOMAINE DE LA RADIONAVIGATION

La présente invention concerne un procédé de localisation d'une source d'au moins une onde perturbatrice d'un signal de radionavigation. De nos jours, la radionavigation par satellite est largement répandue. Elle permet en particulier la géolocalisation en temps réel d'un piéton ou d'un véhicule, tel qu'une voiture, un bateau, un satellite ou un aéronef, le véhicule étant muni d'un système de radionavigation embarqué apte à recevoir des ondes émises par des satellites. Ainsi, on connait plusieurs systèmes de positionnement à partir de signaux satellitaires : GPS, Galileo, Glonass, intégrant chacun une constellation de satellites.

Compte tenu de l'éloignement des satellites, le système de radionavigation embarqué reçoit des signaux de très faible puissance. Dans ce contexte, il n'est pas rare qu'une source extérieure au système de radionavigation par satellite émette des ondes qui interfèrent avec les signaux émis par les satellites. En effet, dans la mesure où par principe le système de radionavigation cherche plusieurs signaux pour se localiser, le système de radionavigation peut prendre en compte pour la localisation le signal d'au moins une source perturbatrice de faible puissance, soit parce qu'elle est faible et proche ou soit parce qu'elle est forte et éloignée. Cette vulnérabilité de la radio navigation par satellite est particulièrement préjudiciable en phase d'atterrissage d'un aéronef, pour la rentrée d'un bateau dans un chenal, ou encore lors de l'accostage d'un bateau contre une plateforme de forage en mer ou même contre un quai.

La détection et la localisation d'une source perturbatrice s'avèrent donc primordiales. La détection d'une onde perturbatrice, ainsi que la localisation de la source de cette onde au moyen d'un organe récepteur directionnel, sont bien connues de l'état de la technique et utilisées tant pour des besoins civils que militaires. Le principe repose sur la réception de l'onde perturbatrice. Un système de détection d'une telle source peut comprendre une pluralité d'organes récepteurs, chaque organe récepteur étant muni d'une antenne. Chaque organe récepteur indiquant une direction d'émission de la source, il est possible de déterminer par triangulation la position de cette source. En variante, on peut utiliser un seul organe récepteur qui, en se déplaçant, permet d'obtenir plusieurs directions concourantes. Un tel principe a pour principale limite la sensibilité de l'organe récepteur au regard de la puissance de l'onde perturbatrice.

Aussi, un tel procédé reposant sur la réception de l'onde perturbatrice n'est pas adapté dans le domaine de la radionavigation du fait que la puissance reçue par les organes récepteurs est très faible et peut être en-dessous de leurs sensibilités. Selon un autre aspect, la précision de détermination de la position de la source de l'onde perturbatrice au moyen d'un organe récepteur directionnel apte à recevoir ladite onde peut être affectée par l'effet des multi-trajets en raison des réflexions sur le sol ou des obstacles. Il existe donc un besoin d'un procédé de localisation d'une source d'au moins une onde perturbatrice dans le domaine de la radionavigation, qui ne soit pas limité par la sensibilité de l'organe récepteur. Selon un autre objectif, le procédé de l'invention doit permettre de déterminer la position de la source de l'onde perturbatrice. En outre, le dispositif peut aussi limiter l'impact des multi-trajets en réduisant ou supprimant leurs effets qui peuvent s'apparenter à une perturbation. A cet effet, l'invention concerne un procédé de localisation d'une source d'au moins une onde perturbatrice interférente avec un signal de radionavigation émis par un satellite, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - recevoir au moins une caractéristique d'un signal de radionavigation émis par un satellite perturbé par une source perturbatrice à l'aide d'au moins un organe récepteur ayant au moins une ligne de visée à gain affaibli, - faire varier l'orientation de la ligne de visée et mesurer la valeur de ladite une caractéristique reçue par ledit un organe récepteur pour chaque orientation, et - déterminer la direction de la source perturbatrice par rapport audit au moins un organe récepteur en fonction de la variation de la valeur mesurée par rapport à une valeur de référence du signal de radionavigation. L'invention sera décrite maintenant plus en détail en référence aux figures annexées données uniquement à titre d'exemple et dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'une communication de radio navigation perturbée par une source perturbatrice, - la figure 2 est un ordinogramme des étapes d'un procédé de localisation de la source de la figure 1, -la figure 3 est une représentation schématique d'un diagramme de rayonnement d'un organe récepteur pour le procédé de la figure 2, - la figure 4 est une représentation schématique d'un mode de réalisation de l'organe récepteur de la figure 3, et - la figure 5 est un ordinogramme des étapes du procédé de la figure 2 selon une variante. L'invention concerne un procédé de localisation 10 d'au moins une source perturbatrice 12 interférente d'un signal 14 émis par un satellite 16 dans le domaine de la radionavigation. Dans la suite de la description, la source 12 sera appelée source perturbatrice. Comme visible à la figure 2, le procédé 10 selon l'invention comprend une première étape 20 de réception d'au moins une caractéristique d'un signal de radionavigation 22 issu de la perturbation du signal 14 par la source 12 à l'aide d'au moins un organe récepteur 21 ayant au moins une ligne de visée Lv à gain affaibli. Par caractéristique du signal 22, on entend toute grandeur physique du signal pouvant être mesurée, telle que par exemple la puissance du signal.

Par organe récepteur 21, on entend un dispositif comprenant une pluralité d'antennes, ou dispositif multi-antennes, les antennes étant séparées par une distance adéquate dépendant de la longueur d'onde du signal 14 et des caractéristiques du matériau isolant à partir duquel les antennes sont réalisées, et dont le gain ou diagramme de rayonnement d'antennes est contrôlé et comprend au moins un creux de réception dans une direction donnée appelée la ligne de visée, comme illustré à la figure 3. A titre d'exemple, on peut utiliser comme organe récepteur une antenne connue sous la dénomination en langue anglaise de « Controlled Reception Pattern Antenna » (CRPA). Comme visible à la figure 2, le procédé 10 selon l'invention comprend une étape suivante 23 qui consiste à faire varier l'orientation de la ligne de visée Lv, à mesurer la valeur M de la au moins une caractéristique reçue par l'organe récepteur 21 pour chaque orientation, déterminer la direction de la source perturbatrice 12 en fonction de la variation de la valeur M mesurée par rapport à une valeur de référence Ref du signal de radionavigation 14.

La valeur de référence Ref peut être par exemple la valeur du signal 14 non perturbé à l'emplacement de chaque antenne, c'est-à-dire la valeur qui serait reçue par l'antenne concernée s'il n'y avait pas de perturbation.

Selon un mode opératoire, on effectue une étape de comparaison des valeurs M obtenues avec la valeur de référence Ref pour déterminer la direction de la ligne de visée Lv associée au plus faible écart E calculé, noté Emin, correspondant à la réception du signal le plus perturbé.

La ligne de visée Lv associée à l'écart le plus faible Emin correspond à la direction bir de la source perturbatrice 12 par rapport à l'organe récepteur 21. Connaissant par mesure indépendante la position de l'organe de réception 21 ainsi que son orientation, il est alors possible de connaître précisément dans l'espace la direction bir.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de variation 23 de l'orientation de la ligne de visée Lv comprend une étape de modification de l'orientation de l'organe récepteur 21. Alternativement, l'étape de variation de l'orientation 23 de la ligne de visée Lv comprend une étape de modification des caractéristiques de l'organe récepteur 21. Dans un mode de réalisation de l'organe récepteur 21 illustré à la figure 4, l'organe récepteur 21 comprend une antenne centrale AO et six antennes périphériques Al à A6 disposées autour de l'antenne centrale A0. Comme expliqué précédemment, chaque antenne reçoit le signal perturbé 22, et l'écart E est calculé pour chaque antenne pour les antennes Al à A6. Le plus petit d'entre eux, Emin, correspond à la zone la plus bruitée, et la ligne de visée entre Lv l'antenne centrale AO et l'antenne pour laquelle E est égal à Emin donne la direction entre l'organe récepteur 21 et la source 12. Sur la figure 4, cette ligne de visée Lv est représentée par la direction bir entre l'antenne AO et l'antenne A4. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de détermination 24 de la direction bir comprend plusieurs itérations à partir d'un déplacement de l'organe récepteur 21 le long de chaque direction bir déterminée par l'itération précédente. En d'autres termes, après avoir calculé Emin et déterminé la direction Dir comme expliqué précédemment dans une première itération, l'organe récepteur 21 est déplacé le long de cette première direction Dir. De nouvelles mesures conformément aux étapes déjà décrites permettent la détermination d'un nouveau Emin, et donc d'une nouvelle direction, plus précise que la précédente. Ainsi, par itérations successives, le déplacement de l'organe récepteur 21 assure une convergence vers la direction précise entre l'organe récepteur 21 et la source perturbatrice 12. Selon une variante, le procédé 10 comprend une pluralité d'étapes de calcul de la valeur du plus faible écart Emin par mesures à une pluralité d'emplacements de l'organe récepteur 21, l'organe récepteur 21 étant mobile selon une trajectoire donnée, une étape de détermination d'une direction Dir associée à chaque valeur du plus faible écart calculé Emin , et une étape détermination de la position de la source 12 dans la zone d'intersection entre lesdites directions Dir. Ainsi, le déplacement dans l'espace de l'organe récepteur 21 permet la détermination de plusieurs directions concourantes dont l'intersection indique la position de la source perturbatrice 12. La trajectoire de l'organe récepteur 21 doit être distincte de chaque direction Dir, afin qu'il y ait intersection entre les directions déterminées.

Cette variante est tout à fait compatible avec l'étape de détermination 24 à plusieurs itérations. En effet, pour déterminer avec précision une première direction Dir, le dispositif se déplace sensiblement le long de cette première direction Dir, comme expliqué précédemment, la direction précise étant déterminée par plusieurs itérations. Puis, l'organe récepteur 21 se déplace en s'éloignant de cette première direction Dir , de façon à déterminer une seconde direction Dir, éventuellement par itérations. Selon une autre variante illustrée à la figure 5, le procédé 10 comprend également les étapes suivantes - une étape 26 de réception d'au moins une caractéristique d'un signal de radionavigation 23 émis par le satellite 16 perturbé par la source perturbatrice 12 à l'aide d'au moins un autre organe récepteur ayant au moins une ligne de visée Lv' à gain affaibli, -une étape 28 consistant à faire varier l'orientation de la ligne de visée Lv', mesurer la valeur M' de ladite au moins une caractéristique reçue par ledit au moins un autre organe récepteur pour chaque orientation, - une étape 30 de détermination d'au moins une autre direction bir' de la source perturbatrice 12 par rapport audit autre organe récepteur en fonction de la variation de la valeur mesurée M' par rapport à une valeur de référence Ref' du signal de radionavigation, et - une étape 32 de détermination de la position de la source perturbatrice 12 dans la zone d'intersection entre la au moins une direction bir et la au moins une autre direction bir', chaque organe récepteur étant fixe.

Ainsi, selon cette variante, deux organes récepteurs 21 fixes suffisent pour déterminer la position de la source 12. Il est avantageux que le dispositif multi-antennes soit monté dans un véhicule afin d'être déplacé, ce véhicule pouvant être par exemple une voiture ou un hélicoptère. bans les modes de réalisation pour lesquels le déplacement du dispositif multiantennes est prévu, il est avantageux de choisir une dynamique adaptée à la précision souhaitée de localisation de la source perturbatrice 12. Le procédé selon l'invention permet donc non seulement de détecter la présence d'une source de perturbations, mais également d'en obtenir en temps réel sa position avec précision. Ainsi, le procédé selon l'invention peut être avantageusement utilisé par une flotte d'hélicoptères assurant en permanence la surveillance de zones sensibles, telles que les aéroports, ou appelée en cas de perturbation dans ladite zone sensible pour localiser en temps réel des sources de perturbations. Le procédé selon l'invention 10 n'est pas limité à la détection d'une seule source 12 mais une pluralité, puisque N antennes du dispositif multi-antennes 5 permettent la détermination de N-1 sources.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de localisation d'une source (12) d'au moins une onde perturbatrice interférente (22) avec un signal de radionavigation (14) émis par un satellite (16), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - recevoir (20) au moins une caractéristique d'un signal de radionavigation (14) émis par un satellite (16) et perturbé par une source perturbatrice (12) à l'aide d'au moins un organe récepteur (21) ayant au moins une ligne de visée (Lv) à gain affaibli, - faire varier (23) l'orientation de la ligne de visée (Lv) et mesurer la valeur (M) de ladite au moins une caractéristique reçue par ledit au moins un organe récepteur (21) pour chaque orientation, et - déterminer (24) la direction (Dir) de la source perturbatrice (12) par rapport audit au moins un organe récepteur (21) en fonction de la variation de la valeur mesuree (M) par rapport à une valeur de référence (Ref) du signal de radionavigation.
2. Procédé de localisation d'au moins une source perturbatrice selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (23) de variation de l'orientation de la ligne de visée (Lv) comprend une étape de modification de l'orientation dudit au moins un organe récepteur (21).
3. Procédé de localisation d'au moins une source perturbatrice selon la revendication 1, caractérisé en ce l'étape (23) de variation de l'orientation de la ligne de visée (Lv) comprend une étape de modification des caractéristiques du au moins un organe récepteur (21).
4. Procédé de localisation d'au moins une source perturbatrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (24) de 25 détermination de la direction (Dir) de la source perturbatrice (12) comprend uneétape de détermination d'un écart (E) entre la valeur de référence (Ref) du signal de radionavigation et la valeur mesurée (M) pour chaque orientation.
5. Procédé de localisation d'une source perturbatrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (24) de détermination d'une direction (bir) de la source perturbatrice (12) comprend plusieurs itérations à partir d'un déplacement dudit au moins un organe récepteur (21) le long de chaque direction (bir) déterminée par l'itération précédente.
6. Procédé de localisation d'au moins une source perturbatrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'étapes de calcul de la valeur du plus faible écart calculé (Emin) par mesures à une pluralité d'emplacements du au moins un organe récepteur (21), l'organe récepteur (21) étant mobile selon une trajectoire donnée, une étape de détermination d'une direction (bir) associée à chaque valeur du plus faible écart calculé (Emin), et une étape de détermination de la position de la source de perturbation (12) dans la zone d'intersection entre lesdites directions (bir).
7. Procédé de localisation d'au moins une source perturbatrice selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - recevoir (26) au moins une caractéristique d'un signal de radionavigation (22) émis par un satellite (16) perturbé par la source perturbatrice (12) à l'aide d'au moins un autre organe récepteur ayant au moins une ligne de visée (Lv) à gain affaibli, - faire varier (28) l'orientation de la ligne de visée (Lv) et mesurer la valeur (M') de ladite au moins une caractéristique reçue par ledit au moins un autre organe 25 récepteur pour chaque orientation, - déterminer (30) au moins une autre direction (bir') de la source perturbatrice (12) par rapport audit autre organe récepteur en fonction de lavariation de la valeur mesurée (M') par rapport à une valeur de référence (Ref') du signal de radionavigation, et -déterminer la position de la source perturbatrice (12) dans la zone d'intersection entre la au moins une direction (bir) et la au moins une autre 5 direction (Dir'), chaque organe récepteur étant fixe.