FR2986680A1 - Procede de synchronisation de mesures de temps realisees dans un reseau de radiocommunication aux fins de geolocalisation - Google Patents

Abstract

L'invention consiste en un système pour former un réseau de communication asynchrone destiné à accueillir des émetteurs clients, comportant des stations de base, distantes les unes des autres ledit réseau permettant la géolocalisation des émetteurs clients. Le système comporte à cet effet une pluralité d'émetteurs fixes de référence, de positions connues, émettant chacun un signal balise spécifique, dans une bande de fréquence incluse dans la bande de fréquence du réseau. La géolocalisation d'un émetteur client est réalisée par multilatération en considérant des paires de stations de base, chaque paire étant formée de stations de base capables de recevoir les signaux provenant de l'émetteur client et les signaux provenant d'un même émetteur de référence, et en calculant la différence de temps d'arrivée sur les stations de base du signal provenant de l'émetteur client, cette différence étant déterminée en calculant pour chaque station de base la différence de temps d'arrivée entre le signal émis par l'émetteur client et celui émis par l'émetteur de référence.

Description

Procédé de synchronisation de mesures de temps réalisées dans un réseau de radiocommunication aux fins de géolocalisation.

L'invention se rapporte au domaine général des réseaux de radiocommunication. Elle se rapporte plus particulièrement aux réseaux de radiocommunication unidirectionnels asynchrones, au service de terminaux, de type FSFDMA, souhaitant offrir un service de géolocalisation par multilatération. Dans le cadre d'un réseau de radiocommunication asynchrone, la géolocalisation par multilatération est réalisée soit par mesure de la différence de temps d'arrivée (TDOA) de signaux émis de plusieurs émetteurs localisés en des positions données connues et reçus par un récepteur, comme c'est le cas pour le système de radionavigation LORAN ou « LOng RAnge Navigation » selon la dénomination anglo-saxonne, soit par la mesure de la différence de temps d'arrivée du signal provenant d'un même émetteur et reçu par différents récepteurs localisés en différents points, comme c'est par exemple les cas pour la détection passive. Cette différence de temps d'arrivée (TDOA) qui résulte de la différence de temps de propagation du signal émis par un même émetteur vers les lieux des différents récepteurs, permet, de manière connue, de déterminer la localisation (locus) géographique de l'émetteur. Cependant une telle détermination nécessite, de manière connue, que les différents points d'accès réseau (stations de base réceptrices) soient équipés pour maintenir des bases de temps synchronisées les unes par rapport aux autres, afin de pouvoir comparer leurs mesures et en déduire le TDOA avec un minimum d'incertitude. On rappelle ici que la précision de la position calculée dépend principalement de la précision de datation des signaux reçus, de la finesse de la synchronisation entre récepteurs et de la géométrie du déploiement géographique des éléments du réseau impliqués dans le calcul de position.

Dans le cas d'un réseau au service de ses terminaux, de type FSFDMA, autrement dit un réseau à accès multiple par répartition en fréquence dans lesquels la répartition en fréquence est de nature statistique, les émetteurs à localiser sont les émetteurs clients du réseau. L'élaboration des informations de différence de temps d'arrivée (TDOA) permettant la géolocalisation de ces émetteurs est effectuée à partir des signaux reçus par les stations de base du réseau. Or, ces stations de base, réceptrices, sont distantes les unes des autres, faiblement synchronisées entre elles (synchronisation de l'ordre de la ms) et ne disposent pas de moyens de communication synchrone. Par suite la mise en place d'une synchronisation matérielle (« hardware ») des stations de base du réseau, nécessite des modifications matérielles importantes du réseau qui majorent de manière significative le coût d'ensemble dudit réseau.

De manière générale, la problématique de synchronisation de réseau est largement traitée dans la littérature technique spécialisée, autant en ce qui concerne la synchronisation d'horloges matérielles (synchronisation de type NTP, ou par signaux opportunistes) à l'aide de moyens physiques de synchronisation, qu'en ce qui concerne la synchronisation de bases de temps virtuelles par des moyens logiciels (synchronisation de type RBS par exemple). Or, dans le cas particulier de la géolocalisation, une précision de synchronisation bien inférieure à la microseconde est nécessaire, une précision temporelle d'une microseconde correspondant idéalement, de manière connue, à une précision en distance de 330m.

Par suite, la technique de synchronisation des réseaux de type NTP (acronyme de la dénomination anglo-saxonne « Network Time Protocol ») n'est pas suffisante pour atteindre cet objectif. En effet les performances de précision obtenues sont, hors charge, de l'ordre de quelques dizaines de microsecondes pour les éléments de la strate-3 du réseau, les éléments les plus communs, et sont lourdement affectées par l'augmentation du temps d'aller-retour des signaux, ou « round trip time » selon la dénomination anglo-saxonne, en conditions de charge. La précision de synchronisation peut alors chuter jusqu'à atteindre une valeur de l'ordre de la milliseconde.

L'utilisation d'une synchronisation semblable à celle des réseaux de type NTP nécessiterait donc l'ajout de références de temps locales, ce qui reviendrait à transformer, de fait, les bases réceptrices du réseau en éléments de strate 1, c'est-à-dire en éléments capables d'accéder directement à une horloge de référence générale; ainsi que la mise en oeuvre de processus déterministes de datation d'événements matériels sur les horloges périphériques. Par ailleurs les techniques connues de synchronisation par radiodiffusion d'une référence ou RBS (acronyme de la dénomination anglo- saxonne « Reference Broadcast Synchronisation ») ou synchronisation en réseau sans fil, qui permettent de s'affranchir des imprécisions inhérentes aux synchronisations de type NTP, liée aux délais d'envoi des données et d'accès réseau, sont néanmoins affectées d'une imprécision résiduelle due aux temps de propagation des messages entre récepteurs (erreur déterministe) et au temps de traitement de réception (erreur non déterministe). Elles présentent en outre l'inconvénient d'engendrer un trafic réseau important pour réaliser la synchronisation voulue. La synchronisation par analyse de signaux opportunistes, permet de synchroniser les stations de base recevant des signaux de référence extrêmement précis pré-existants, par exemple dans les bandes AM ou FM. Cependant, cette technique nécessite la mise en oeuvre de modifications matérielles sur les bases afin de les rendre capables de percevoir ces signaux, dont les fréquences ne sont pas nécessairement situées dans la bande de fréquences exploitée par le réseau considéré. Ceci représente un inconvénient majeur, l'utilisation de signaux opportunistes ne permettant pas d'effectuer les simplifications calculatoires permettant de s'affranchir de la synchronisation matérielle des horloges.

Un but de l'invention est de proposer une solution permettant de synchroniser les signaux reçus par les différentes stations de bases d'un réseau de communication, en provenance des émetteurs unidirectionnels et non synchrones clients du réseau, de façon à obtenir, par mesure des temps d'arrivée de ces signaux sur chaque base, les différences de temps d'arrivée (DTOA) et par suite la position desdits émetteurs, avec une précision en distance suffisante pour réaliser leur géolocalisation. Un autre but de l'invention est de proposer une solution qui ne nécessite pas de mettre en oeuvre des moyens spécifiques pour synchroniser étroitement les unes avec les autres les stations de base du réseau. A cet effet l'invention a pour objet un système de radiocommunication pour former un réseau de communications destiné à accueillir des émetteurs clients. Ledit système comporte une pluralité de stations de base fixes, réceptrices, distantes les unes des autres, agencées de façon à couvrir la zone sur laquelle s'étend le réseau de communication, et connectées à une entité de gestion et de supervision du réseau. Lesdites bases réceptrices comportant des moyens pour estimer l'instant d'arrivée des signaux qu'elles reçoivent. Le système selon l'invention comporte en outre une pluralité d'émetteurs fixes de référence, de positions connues, émettant chacun un signal balise spécifique. Le nombre et l'agencement desdits émetteurs de référence sont définis de façon à ce que toute la zone sur laquelle s'étend le réseau de communication soit couverte par le signal balise émis par au moins un émetteur de référence. Ledit système comporte en outre des moyens pour déterminer, pour chaque base réceptrice m, les instants d'arrivée respectifs TOA(An) et TOA(Gn) du signal émis par un émetteur client a et de celui émis par un émetteur de référence G, ainsi que la différence TOA(An, Gn) entre ces deux instants et pour déterminer, pour deux bases réceptrices i et j, la différence ATOA; j entre l'instant d'arrivée du signal émis par l'émetteur client considéré sur la première base réceptrice i et l'instant d'arrivée de ce même signal sur la seconde base réceptrice j. La détermination de cette différence est réalisée à partir des différence TOAi(An, Gn) et TONAn, Gn) déterminées pour un même émetteur de référence G. Les différences ATOAij déterminées pour différents couples de bases réceptrices étant utilisées pour déterminer par multilatération la position de l'émetteur client dans la zone couverte par le réseau. Selon un mode de réalisation, les signaux émis par les émetteurs clients et les émetteurs de référence sont des signaux modulés par des séquences de données dont la structure est définie de façon à permettre l'estimation du temps d'arrivée du signal considéré sur une station de base réceptrice avec une précision donnée, et ce par l'intermédiaire d'un estimateur approprié, utilisant par exemple une opération de corrélation. Selon une première variante de ce mode de réalisation, les émissions 5 des différents émetteurs de référence sont réalisées successivement conformément à un schéma de multiplexage temporel donné. Selon une autre variante de ce mode de réalisation, les émissions des différents émetteurs de référence sont réalisées simultanément à des fréquences distinctes conformément à un schéma de multiplexage 10 fréquentiel donné. Selon un autre mode de réalisation, pour chaque base réceptrice i, la détermination de la différence TONA,,G,) est réalisée au niveau de la base par ses moyens de traitement propres. Selon un autre mode de réalisation, pour chaque paire de bases 15 réceptrices (i,j), la détermination de la différence ATOA,i(An) est réalisée par une instance de calcul allouée par l'entité de supervision du réseau, chaque base réceptrice transmettant au superviseur du réseau tout ou partie des trames de données reçues, sous forme temporelle ou sous forme de spectre, après leur avoir associé un numéro d'ordre. 20 Selon un autre mode de réalisation, chaque base réceptrice i comporte en outre des moyens pour déterminer la variation de sa fréquence FS; d'échantillonnage des signaux reçus, cette variation étant déterminée à partir de la différence ATOA(Gp, Gq) des temps d'arrivée de deux trames successives p et q du signal balise d'un même émetteur de référence. Dans 25 ce mode de réalisation, la totalité du plan de fréquence auquel FS; est rattachée dans la base réceptrice peut être discipliné par l'émetteur de référence, c'est à dire asservi en fréquence sur celui-ci. Selon un autre mode de réalisation, la détermination de la variation de la fréquence FS; d'échantillonnage des signaux reçus de chaque base 30 réceptrice i est réalisée au niveau du sous-système qui contrôle le réseau formé par l'ensemble des bases réceptrices, cette variation étant déterminée à partir de la différence ATOAi(Gp, Gq) des temps d'arrivée de deux trames successives p et q du signal balise d'un même émetteur de référence. Dans ce mode de réalisation, la totalité du plan de fréquence auquel FS; est rattachée dans la base réceptrice peut être discipliné par l'émetteur de référence.

Selon un autre mode de réalisation, chaque station de base comporte des moyens pour estimer l'angle d'arrivée du signal (AOA), technique connue sous le nom de radiogoniométrie, et qui se combine à la mesure du TOA afin d'affiner la précision de géolocalisation. Avantageusement, le procédé proposé permet de dater de façon précise, a posteriori, les signaux reçus des terminaux clients que l'on cherche à localiser, sans nécessiter de synchronisation matérielle ni de synchronisation logicielle particulière des horloges du réseau. La régularité des trames balises permet de corriger les erreurs relatives résiduelles dues aux dérives d'horloges entre stations de base.

Il permet avantageusement de réaliser par le calcul, au niveau du réseau, un recalage temporel des données, autrement dit une pseudosynchronisation, qui permet de comparer les temps d'arrivée des signaux, mesurés par les différentes stations de bases, en minimisant les incertitudes temps/fréquence affectant les mesures. Les mesures de TOA sont faites dans la base de temps de chaque station, dont l'origine est définie par la réception d'une trame balise et le cadencement par la fréquence d'échantillonnage de la station de base. Afin de pouvoir reconstituer a posteriori la continuité du flux d'échantillons et de recouvrer les informations de TOA, on peut par exemple définir le numéro d'ordre associé à une trame de données à traiter comme étant les identifiants de un ou plusieurs blocs d'échantillons, identifiants attribués au moment de l'archivage du flux échantillonné, la taille du bloc d'échantillons étant définie en rapport de la précision du processus de datation grossière choisi. Il permet encore de s'affranchir de l'imprécision sur les temps 30 d'exécution des processus non déterministes qui peuvent être mis en oeuvre dans le réseau et dans les stations de base, processus dont le caractère non déterministe est de nature à engendrer des incertitudes de mesure de temps.

La mise en oeuvre du procédé selon l'invention n'a par ailleurs avantageusement aucun impact matériel sur les éléments existants du réseau, comme le superviseur réseau, les stations de base ou les émetteurs radio clients, qui ne sont pas modifiés dans leur architecture matérielle. Seuls de nouveaux éléments matériels indépendants, les émetteurs géodésiques, sont introduits. Le procédé de localisation selon l'invention se base en premier lieu sur la mise en place d'un maillage de l'espace considéré au moyen d'un ou plusieurs émetteurs fixes, appelés émetteurs géodésiques ou, plus simplement « géodésiques », la position de chaque géodésique étant connue avec une précision en rapport avec la précision de localisation recherchée. Ainsi, par exemple, si l'on souhaite réaliser une géolocalisation avec une précision de l'ordre de la dizaine de mètre, la position des géodésique doit être connue avec une précision inférieure au mètre. Les émetteurs géodésiques sont déployés sur la zone couverte par le réseau en des lieux géographiques de telle façon que chaque émetteur géodésique couvre une zone suffisamment étendue, pour desservir N stations de bases, N étant par principe supérieur ou égal à 2. Le nombre de géodésiques déployés est défini de façon à ce que chaque paire de station de base soit couverte par au moins un géodésique. Les coordonnées de chaque géodésique sont relevées à l'installation et connues du superviseur réseau, organe chargé de superviser l'ensemble du réseau. Dans la forme de déploiement la plus simple, chacun des émetteurs géodésiques est par ailleurs positionné en ligne de vue des stations de son secteur géographique. Ainsi, les stations réceptrices considérées, sont à même de recevoir les signaux émis en réception directe. Cependant, il est possible de positionner les géodésiques hors de la ligne de vue des stations, auquel cas il faut prévoir un ajustement de la mesure du trajet réellement parcouru par le signal, ajustement qui peut par exemple être pris en charge par le superviseur réseau. Chaque émetteur géodésique est configuré de façon à constituer un émetteur de référence du réseau dans lequel il opère, un réseau FSFDMA par exemple. A cet effet il possède une architecture matérielle et logicielle similaire à celle des émetteurs clients, ce qui lui permet de communiquer avec les bases réceptrices par les canaux physiques existants. Cependant, il possède plusieurs particularités.

Une première particularité concerne la synthèse de la fréquence émise. Les émetteurs géodésiques sont configurés pour présenter un comportement fréquentiel strictement contrôlé. Chaque émetteur géodésique comporte à cet effet une référence de fréquence de précision (tolérance de l'ordre de 0,1 ppm sur la fréquence), une référence de fréquence de type OCXO, ou GPS-DO par exemple, et une chaîne de synthèse de fréquence faible bruit et faible dispersion, de type Frac-N par exemple. Une deuxième particularité concerne le signal transmis. Les émetteurs géodésiques transmettent un signal modulé par une séquence binaire définie de façon à obtenir la précision de mesure voulue, la loi de modulation 15 employée affectant, de manière connue, la précision de la mesure de TOA. A cet effet, chaque émetteur géodésique est par exemple associé à une séquence binaire de longueur N qui module le signal émis. La séquence forme par exemple un code de type M-seq, Kasami, ou Gold. Les propriétés d'autocorrélation conférées au signal par ce type de séquence permettent 20 avantageusement aux stations de base de distinguer parfaitement les émetteurs géodésiques les uns des autres et de mesurer avec précision les temps d'arrivée des signaux émis par ces derniers. Chaque géodésique est ainsi identifié à réception par la séquence binaire unique qu'il émet. Le code est utilisé pour générer une trame balise 25 suivant le protocole du réseau, au format FSFDMA par exemple. La trame est ensuite diffusée sur le réseau à destination des stations de base qui réalisent la réception des signaux. Une troisième particularité concerne la durée des trames émises. Le réseau de communications considéré ici étant un réseau de communication 30 radio, la durée de la trame émise par un émetteur géodésique est suffisamment longue pour que, quels que soient les aléas de réception, les dégradations locales subies par le signal, et les erreurs générées par les moyens de traitement de la trame puissent être minimisées par effet de moyenne. L'augmentation de la fenêtre d'observation du signal permet en effet avantageusement d'éliminer les erreurs non corrélées. Par ailleurs, les délais entre trames balises est contrôlé et connu du superviseur réseau. Les émetteurs géodésiques émettent ainsi des signaux de fréquence stable, sous forme de trames généralement dépourvues d'information quantitative dont la réception permet à la base réceptrice (i.e. la station de base) considérée de déterminer l'identité de l'émetteur et de régénérer, avec la précision voulue, une information de temps d'arrivée du signal émis, ou TOA (Time Of Arrivai) selon la dénomination anglo-saxonne.

Bien que les émetteurs géodésiques ne transmettent en principe pas d'informations opérationnelles, mais seulement un identifiant, la loi de modulation est ici identique à celle utilisée par les émetteurs clients du réseau pour transmettre des trames de données opérationnelles.

Le procédé de localisation selon l'invention se base en second lieu sur la mise en place d'un traitement particulier de localisation, qui procède à la localisation d'un émetteur client en se basant sur les signaux émis par ledit émetteur client et sur ceux émis par un émetteur géodésique donné, ces signaux étant reçus par deux bases réceptrices distinctes Il est classique dans un réseau de réaliser la localisation d'un émetteur client en considérant les temps d'arrivée des signaux reçus par deux stations réceptrices distinctes en provenance de cet émetteur et correspondant à un même instant d'émission. On considère plus exactement la différence des temps d'arrivée ou « Time Difference of Arrivai (TDOA) » selon la dénomination anglo-saxonne. Cependant, contrairement à ce qui est généralement réalisé, le TDOA est calculée ici en faisant intervenir, pour chaque base réceptrice, la mesure de la différence de temps d'arrivée entre les trames émises par un émetteur géodésique donné et celles émises par l'émetteur client considéré, l'émetteur géodésique choisi étant ici le même émetteur pour les deux bases réceptrices.

Par suite, selon l'invention, la mesure de différence de temps d'arrivée TDOA,,,(47) d'une trame A, émise par un émetteur client et reçue par deux bases réceptrices Bi et Bi est déterminée à partir de la relation suivante : TDO Ai,j(An) = T 0 Aj(An) - 0 Ai(An) = TOAj(An,Gn) - TOAi(An,Gn) TD0Ai,j(Gn) [1] où TOAJ(An) et TOA,(An) représentent respectivement les mesures des temps d'arrivée de la trame A, émise par l'émetteur client considéré sur les bases réceptrices 13i et Bi et où TOAJ(A,,Gn) et TOA,(An,Gn) représentent respectivement, pour chaque base réceptrice, la différences entre le temps d'arrivée du signal émis par l'émetteur client et le signal émis par l'émetteur géodésique. TDOA,,j(Gn) = TOAJ(Gi)-TOA,(Gn) représente ici la différence des temps d'arrivée sur les deux bases réceptrices de la trame de rang n émise par l'émetteur géodésique G considéré. Dans la mesure où la position de cet émetteur est parfaitement connue, de même que les positions des bases réceptrices Bi et 13i, TDOA,,j(Gn) est lui-même connue. Il est défini par la relation suivante : TDOAQ(Gn) = TOAj(Gn) -T0Ai(Gn) = c/GBJ-dGBi = 11GB,11-W3,',11 [2] L'information TDOA,;j ainsi calculée est utilisée, de manière classique, pour déterminer la position géographique de l'émetteur client considéré. En désignant par a l'émetteur client considéré, on peut en effet écrire : d(a,Bi)- cl(a,Bi)= c - TD0Aii = c - (T0A1(An,Gn)- 7' 0 Ai(An,Gn)) dGB dGBi [3] Ce qui, dans un repère à 3 dimensions s'écrit comme suit : _\1(X - Xi)2 + (y - yi)2 + - Zi)2 - _\1(X - Xi)2 + (y - yi)2 + (z - zi)2 = c - (TOAi - TOAi) + dGBi - dcBt [4] Où x, y et z représentent les coordonnées de l'émetteur client a dans ce 5 repère. Les points de l'espace dont les coordonnées sont solutions de l'équation [4] sont situés de manière connue sur un hyperboloïde de révolution à 2 nappes. Par suite, la détermination de la position réelle de 10 l'émetteur peut être réalisée par toute méthode connue en utilisant les mesures de TDOA obtenue en considérant plusieurs paires distinctes de stations réceptrices et en résolvant les systèmes d'équations hyperboliques liant ces différentes mesures. 15 Cette mesure relative de la différence des temps d'arrivée du signal émis par un émetteur client sur les deux bases réceptrices considérées, mesure qui fait intervenir les temps d'arrivée des signaux émis par un émetteur géodésique dont les émissions sont accessibles aux deux bases réceptrices, permet ainsi avantageusement, par l'emploi de mesures 20 relatives, de s'affranchir de toute nécessité de procéder à une synchronisation rigoureuse des horloges des stations réceptrices. Selon l'invention, les temps d'arrivée des signaux émis par l'émetteur géodésique et l'émetteur client sont déterminés par toute méthode connue, la 25 précision d'estimation des temps d'arrivée étant intrinsèquement fonction de la forme d'onde exploitée par le réseau et, dans une moindre mesure, de la fréquence d'échantillonnage en réception. Ainsi, dans le cas où les signaux sont émis sous forme de trames binaires modulant la fréquence d'émission, comme c'est le cas dans un 30 réseau de type FSFDMA, les trames de données sont reçues et décodées par les stations réceptrices. Chaque station réceptrice qui reçoit une trame de donnée en provenance d'un émetteur géodésique ou d'un émetteur client du réseau en effectue une datation dans son propre référentiel temporel global. L'estimation proprement dite de l'instant d'arrivée de la trame est quant à elle réalisée a posteriori au moyen d'un estimateur à corrélation qui une opération de corrélation sur tout ou partie de la trame considérée.

Les temps d'arrivée estimés sur les deux bases réceptrices Bi et Bi considérées peuvent être définis par les relations suivantes. TOAi(An) = Tni Ei(An) F [5] si et TOAi (An) = T01 EjF(An) [6] sl où E,(A,)/Fs, et E,(A,)/Fs, représentent respectivement pour chacune des bases Bi et Bi le résultat de l'estimation (a posteriori) de l'instant d'arrivée du signal par rapport à la date affectée à la trame An' résultat exprimé dans 15 un nombre fractionnaire de périodes d'échantillonnage. E,(An) et E,(An) représentent les valeur de l'opérateur d'estimation de la corrélation pour la trame An, F' et F' représentent les fréquences d'échantillonnage respectives des deux bases réceptrices, et To, et To, les instants de référence respectifs des deux bases, instants qui correspondent 20 aux dates d'arrivée de la trame An que chaque station réceptrice prend comme origine de sa base de temps locale, et qu'elle communique au superviseur réseau (Idéalement To, et To, sont égaux si les bases sont parfaitement synchronisées). De la même façon on a : 25 TOAi(Gn) To. E (G n ). Fsi [7] et TOAi(Gm) = Toi + Ei(Gm). Fsi [8] 30 II est à noter qu'afin de lever les incertitudes liées au non déterminisme des processus logiciels de réception, la base de temps virtuelle des stations de base est définie au plus près du matériel, lors de l'échantillonnage du signal radio. D'un point de vue fonctionnel, le procédé selon l'invention peut être 5 mis en oeuvre de différentes façons à partir d'une infrastructure existante, la condition principale de mise en oeuvre étant l'implantation d'émetteurs géodésiques et la mise en place de moyens pour déterminer a posteriori les valeurs des différences de temps d'arrivée (TDOA) tels que décrits précédemment et les exploiter pour déterminer la position de l'émetteur client 10 considéré. Ainsi selon le mode de mise en oeuvre considéré et la capacité de calcul disponible au niveau de chaque base réceptrice, la fonction de localisation peut être implémentée plus ou moins complètement dans les moyens de calcul de chaque base réceptrice ou largement déportée au 15 niveau du contrôleur du réseau. Chaque base peut ainsi, par exemple, si ses moyens de calcul propres le permettent, être configurée pour prendre en charge l'ensemble des calculs des valeurs des différences de temps d'arrivée (TDOA) et transmettre ces valeurs au contrôleur du réseau de façon à ce que celui-ci 20 réalise la localisation proprement dite, en combinant les mesures transmises par différentes stations réceptrices. Alternativement, chaque station réceptrice peut transmettre au superviseur du réseau tout ou partie des signaux reçus et échantillonnés sous forme temporelle ou spectrale. Dans une configuration minimale, chaque station peut se contenter de transmettre 25 au superviseur les trames reçues après les avoir grossièrement datées, cette datation grossière pouvant consister en un numéro d'ordre d'arrivée associé à chaque trame reçue. Le contrôleur du réseau prend alors à sa charge l'ensemble des calculs nécessaires pour réaliser la géolocalisation de l'émetteur client considéré. On peut ainsi tirer profit d'avoir les flux de 30 données de plusieurs bases à disposition sur la même entité de calcul afin de simplifier les calculs d'estimation des temps d'arrivée. A ce stade, et dans le cas ou plusieurs géodésiques sont reçus pour un même ensemble ou sous ensemble de stations, le contrôleur réseau sélectionne par paire de stations la configuration offrant la meilleure probabilité de précision d'estimation, en analysant les paramètres à sa disposition, nommément la qualité des signaux reçus et la prévision de dilution géométrique de précision. Dans le cas de configurations équivalentes, il peut choisir de réaliser des calculs concurrents afin de converger plus rapidement dans l'estimation de position. Il est à noter que pour la fonction de géolocalisation dont il a la charge, le procédé selon l'invention peut être associé à des mesures complémentaires de radiogoniométrie, chaque base étant a cet effet équipée de moyens pour effectuer l'estimation de l'angle d'arrivée du signal (AOA). Cette technique complémentaire permet d'affiner la précision de position et de lever les incertitudes connues dans les cas limites de multilatération.

Il est à noter également que, outre la fonction de géolocalisation dont il a la charge, le procédé selon l'invention peut en outre permettre de réaliser d'autres fonctions annexes. Ainsi, par exemple, il est possible à partir des informations disponibles de réaliser une estimation précise de la fréquence d'échantillonnage Fsi d'une station réceptrice Bi, la fréquence d'échantillonnage réelle Fsi étant alors estimée à l'aide de deux trames géodésiques G, et G, provenant d'un même émetteur géodésique G et reçues par la station 13; (G, servant d'origine de temps sur 13;). On a alors comme précédemment : TOAi(Gn) = Toi Een). Fsi et TOAi(Gm) = Toi Ei(Gm). Fsi Par suite on a également, pour la station réceptrice 13; considérée : JTOAi(GnGm) = , LIE - (GnGm) . Fsi [9] Où JTOA,(G,Gm) représente, de manière connue, l'intervalle entre les émissions des trames n et m par le géodésique G et où JE,(G'Gm) représente, de manière également connue l'écart des temps d'arrivée de ces 5 deux trames, mesuré par la station réceptrice. FS; peut donc être calculé facilement par la station réceptrice ou le contrôleur réseau. Il en résulte que le plan de fréquence auquel appartient FS; pour la station de base considérée peut être discipliné, asservi, par l'émetteur géodésique considéré. Il en résulte également que lorsque FS; est dans le même plan de fréquence que 10 les différentes références de fréquence de la station de base, il est également possible de réaliser une correction de l'ensemble de ces fréquences à partir de la correction de FS;. Par ailleurs, en empruntant une autre formulation, il est également 15 possible, l'aide des mêmes mesures, d'évaluer la dérive fréquentielle de la fréquence d'échantillonnage FS; de la station de base 13; En effet dans des conditions radios statiques on a, par principe, TOA,(G,)=TOA,(Gm). Par suite, si les valeurs MLE;(m) et MLE;(n) mesurées pour les trames m et n sont différentes, on peut en déduire qu'il y a eu une dérive Mi de 20 l'horloge locale et que cette dérive est égale à: f = (EEi i( Gmn)) 1) F s [10] Il est à noter également que le fait de réaliser une datation 25 différentielle sur la station de base, à partir d'un géodésique dont la fréquence d'émission est dans la bande de fréquence utilisée par le réseau, élimine du même coup, avantageusement, une partie des imprécisions relatives aux temps de propagation dans le matériel. De manière très générale on peut en effet écrire: 30 Tarrivée = rémission + Tpropag(TX) f Tvol f Tpropag(RX) [11] Où rémission et Tarrivée représentent respectivement l'instant du top d'émission du signal et l'instant de réception effective de ce signal par la station de base.

Tpropag(TX) et Tpropag(Rx) représentent quant à eux les temps de propagation du signal à l'intérieur des matériels constituant respectivement l'émetteur considéré et le récepteur de la station de base considérée, et Tvoi le temps de propagation du signal dans l'espace entre l'émetteur considéré et la station de base considérée. Ce qui entraîne aussi bien pour le bloc G, du géodésique, et le bloc An de l'émetteur a, qu'en considérant deux stations de base Bi et Bi on peut écrire: TDOAy = "émission + Tpropag(TX) f nou f TpropagOEX» - [rémission + Tpropag(TX) + Tvoli+ rpropagOEXI», [12] Autrement dit, en considérant que d(a,BJ), d(a,e), d(G,Bi) et (G,e)] représentent respectivement les distances de l'émetteur a et du Géodésique G aux stations de base Bi et Bi, on peut écrire: TDOAdAid= Id(cr,Bi) - d(cr,B,)] / c f DTpropag(RXi, RXJ) [13] et TDOA,J(Gn)= Id(G,Bi) - d(G,B,)] / c f DTpropag(RX,, RXJ) [14] où D7'propag(RX' RX) représente la différence entre le temps de propagation du signal reçu dans les matériels assurant la réception du signal dans la station Bi et le temps de propagation du signal reçu dans les matériels 20 assurant la réception du signal dans la station B. Par suite, en soustrayant ces deux relations l'une à l'autre, les temps de propagation dans le matériel des stations de base s'éliminent, et il reste: /d(a,B1) - d(a,B,)] / c = TDOAdAii) - TD0Aii(Gii) f Id(G,Bi) - d(G,Bi)] / c, ou l'on reconnait la relation [3] suivante : 25 d(a,Bi) - d(a,e) = c [TDOAdAn, Gn)J f d(G, B1)-d(G, Bi) On peut donc ne pas tenir compte de ces temps de propagation dans la détermination de TD0Aii. C'est pourquoi ces termes ne sont pas mentionnés dans les relations listées précédemment et qu'il est notamment 30 possible d'écrire l'égalité [3] dans laquelle les temps de propagation des signaux reçus dans le matériel au niveau des stations de base n'interviennent pas.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Système de radiocommunication pour former un réseau de communications au service d'émetteurs clients, comportant une pluralité de stations de base fixes, réceptrices, distantes les unes des autres, agencées de façon à couvrir la zone sur laquelle s'étend le réseau de communication, lesdites bases réceptrices comportant des moyens pour estimer l'instant d'arrivée des signaux qu'elles reçoivent; caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pluralité d'émetteurs fixes de référence, de positions connues, émettant chacun un signal balise spécifique, le nombre et l'agencement desdits émetteurs de référence étant définis de façon à ce que toute la zone sur laquelle s'étend le réseau de communication soit couverte par le signal balise émis par au moins un émetteur de référence ; ledit système comportant en outre des moyens pour déterminer, pour chaque base réceptrice m, les instants d'arrivée respectifs TOA(A,) et TOA(G,) du signal émis par un émetteur client a et de celui émis par un émetteur de référence G, ainsi que la différence TOA(A,, G,) entre ces deux instants et pour déterminer, pour deux bases réceptrices i et j, la différence ATOAi,i entre l'instant d'arrivée du signal émis par l'émetteur client considéré sur la première base réceptrice i et l'instant d'arrivée de ce même signal sur la seconde base réceptrice j, la détermination de cette différence étant réalisée à partir des différence TONA,, G,) et TOAj(A,, G,) déterminées pour un même émetteur de référence G ; les différences .8,T0Ai,i déterminées pour différents couples de bases réceptrices étant utilisées pour déterminer par multilatération la position de l'émetteur client dans la zone couverte par le réseau.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux émis par les émetteurs clients et les émetteurs de référence sont des signaux modulés par des séquences de données dont la structure est définie de façon à permettre l'estimation l'estimation du temps d'arrivée du signal considéré sur une station de baseréceptrice avec une précision donnée, et ce par l'intermédiaire d'un estimateur utilisant ou non une opération de corrélation.
3. 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les émissions des différents émetteurs de référence sont réalisées successivement conformément à un schéma de multiplexage temporel donné.
4. 4. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les émissions des différents émetteurs de référence sont réalisées simultanément à des fréquences distinctes conformément à un schéma de multiplexage fréquentiel donné.
5. 5. Système de radiocommunication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pour chaque base réceptrice i, la détermination de la différence TOA(An,Gn) est réalisée au niveau de la base par ses moyens de traitement propres.
6. 6. Système de radiocommunication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pour chaque base réceptrice i, la détermination de la différence TOA(An,Gn) est réalisée par le superviseur du réseau, chaque base réceptrice transmettant au superviseur du réseau tout ou partie des trames de données reçues, sous forme temporelle ou sous forme de spectre, après leur avoir associé un numéro d'ordre.
7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque base réceptrice i comporte en outre des moyens pour discipliner le plan de fréquence auquel appartient la fréquence d'échantillonnage Fsi, à partir de la détermination de la variation de fréquence de Fsi, cette variation étant elle-même déterminée à partir de la différence ATOA(Gp, Gq) des temps d'arrivée de deux trames successives p et q du signal balise d'un même émetteur de référence .
8. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 6, caractérisé en ce que la détermination de la variation de la fréquence Fsi d'échantillonnage des signaux reçus de chaque base réceptrice i,et donc du plan de fréquence associé, est réalisée au niveau du sous-système qui contrôle le réseau formé par l'ensemble des bases réceptrices, cette variation étant déterminée à partir de la différence ATOAi(Gp, Gq) des temps d'arrivée de deux trames successives p et q du signal balise d'un même émetteur de référence.
9. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque station de base comporte en outre des moyens pour estimer l'angle d'arrivée du signal (AOA), afin d'affiner la précision de position.