FR3040794A1

FR3040794A1 - METHOD FOR TRACKING SATELLITE NAVIGATION SIGNALS

Info

Publication number: FR3040794A1
Application number: FR1501868A
Authority: FR
Inventors: Arnaud Lilbert; Francis Chaminadas; Laurent Margottin
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-03-10
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: FR3040794B1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de poursuite de signaux de navigation par satellite dans un porteur volant (P), le porteur (P) comprenant un corps (C), un réseau (A) d'antennes agencées sur une circonférence dudit corps (C) autour d'un axe (R), le corps (C) étant susceptible de subir un mouvement de rotation autour de l'axe (R) au cours du vol du porteur, le procédé comprenant la génération (104) d'un signal de référence par combinaison linéaire (202) de signaux satellite d'entrée captés par des antennes du réseau (A), la combinaison linéaire comprenant la multiplication de chaque signal capté par un coefficient respectif, le procédé étant caractérisé en ce que la combinaison linéaire attribue des coefficients non nuls à un sous-ensemble de signaux captés par les antennes du réseau (A) dont les positions sont les plus proches du zénith du porteur volant (P), et des coefficients nuls aux signaux captés par les autres les antennes du réseau (A).The present invention relates to a method of tracking satellite navigation signals in a flying carrier (P), the carrier (P) comprising a body (C), an array (A) of antennas arranged on a circumference of said body (C). ) about an axis (R), the body (C) being able to undergo a rotational movement about the axis (R) during the flight of the carrier, the method comprising generating (104) a signal reference by linear combination (202) of input satellite signals picked up by antennas of the grating (A), the linear combination comprising the multiplication of each signal picked up by a respective coefficient, the method being characterized in that the linear combination assigns non-zero coefficients to a subset of signals picked up by the antennas of the network (A) whose positions are closest to the zenith of the flying carrier (P), and zero coefficients to the signals picked up by the other antennas of the network (AT).

Description

' Procédé de poursuite de signaux de navigation par satellite'Method of tracking satellite navigation signals

DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne un procédé de poursuite de signaux radio-satellites dans un porteur volant.The present invention relates to a method of tracking radio satellite signals in a flying carrier.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

On connaît de l’état de la technique des porteurs volants comprenant un réseau d’antennes pour capter des signaux radio-satellites à des fins de guidage de tels porteurs.Flying carriers comprising an array of antennas for capturing radio-satellite signals for guiding such carriers are known from the state of the art.

Ces signaux radio-satellites sont typiquement émis par des constellations de satellites de type GNSS.These radio-satellite signals are typically transmitted by constellations of GNSS satellites.

Certains de ces porteurs sont amenés à tourner sur eux-mêmes, par exemple au cours de leur vol : on parle alors de porteurs tournants.Some of these carriers are rotated on their own, for example during their flight: it is called rotating carriers.

Par ailleurs, il est connu de répartir les antennes sur des positions angulaires différentes autour d’un porteur tournant.Moreover, it is known to distribute the antennas on different angular positions around a rotating carrier.

Le fait de répartir les antennes sur une circonférence d’un porteur permet de faire en sorte qu’une des antennes soit toujours en vue d’un satellite émetteur d’un signal utile.The fact of distributing the antennas on a circumference of a carrier makes it possible to ensure that one of the antennas is always in view of a satellite transmitting a useful signal.

Les signaux captés par les antennes sont combinés pour produire un signal de sortie, lequel fait l’objet de traitements subséquents.The signals picked up by the antennas are combined to produce an output signal, which is subject to subsequent processing.

Il a notamment été proposé dans l’article « Antenne ceinture globale pour la localisation, la télémesure et la télécommande de neutralisation sur un missile d’essai en vol », publié dans la Revue de l’électricité et de l’électronique n"3 en mars 2008, de générer un tel signal de sortie par addition de tous les signaux reçus par les différentes antennes disposées autour d’une telle circonférence.In particular, it was proposed in the article "Global Belt Antenna for Locating, Telemetry and Neutralization Remote Control on a Flight Test Missile", published in the Electricity and Electronics Review No. 3 in March 2008, to generate such an output signal by adding all the signals received by the different antennas arranged around such a circumference.

Toutefois, certaines antennes disposées sur la circonférence peuvent capter des signaux d’interférence susceptibles de polluer le signal de sortie.However, some circumferentially arranged antennas may pick up interference signals that may pollute the output signal.

Il est donc désirable de déterminer, parmi les signaux reçus par le réseau d’antennes, quels sont les signaux porteurs d’information utile et quels sont les signaux d’interférence, et d’appliquer des traitements qui tiennent compte de ces différences de contenu.It is therefore desirable to determine, among the signals received by the antenna array, which signals carry useful information and which are the interference signals, and to apply treatments that take into account these differences in content. .

Pour répondre à ce problème, il a ainsi été proposé l’utilisation d’un réseau d’antennes adaptatives avec capacité de « beamforming » (ou « formation de faisceaux » en français), et calculer et d’appliquer pour chaque signal capté par le réseau d’antennes un poids différent et dont la somme permet de maintenir un gain dans la direction du ou des satellite(s) poursuivi(s), tout en atténuant les interférences dans les autres directions.To answer this problem, it has been proposed to use a network of adaptive antennas with "beamforming" (or "beamforming" in French) capability, and to calculate and apply for each signal captured by the antenna array a different weight and whose sum allows to maintain a gain in the direction of the satellite (s) pursued (s), while mitigating interference in other directions.

Le signal de sortie est alors produit par une combinaison des signaux captés par les antennes, chaque signal étant pondéré avec le poids correspondant.The output signal is then produced by a combination of the signals picked up by the antennas, each signal being weighted with the corresponding weight.

Or, un inconvénient majeur d’une telle technique de « beamforming » est qu’il est requis de connaître par avance le diagramme de rayonnement des différentes antennes du réseau sur le porteur pour chaque fréquence porteuse utilisée afin de calculer ces poids en amplitude et en phase.However, a major disadvantage of such a beamforming technique is that it is necessary to know in advance the radiation pattern of the various antennas of the network on the carrier for each carrier frequency used in order to calculate these weights in amplitude and frequency. phase.

Un autre inconvénient majeur de la technique de « beamforming » est de devoir connaître par avance la direction des signaux d’interférence, ainsi que la direction des satellites émetteurs de signaux utiles pour calculer les différents poids d’une combinaison linéaire des différents signaux.Another major disadvantage of the "beamforming" technique is to know in advance the direction of the interference signals, as well as the direction of the satellite transmitters useful signals to calculate the different weights of a linear combination of different signals.

Il a par ailleurs été proposé dans le brevet FR2988485, déposé par la Demanderesse, de disposer un nombre limité d’antennes sur la circonférence du porteur tournant et de sélectionner en entrée d’un canal de corrélation donné l’antenne la plus susceptible de contenir le signal satellite (ou ayant le gain le plus élevé en direction du satellite à poursuivre). La position des satellites est calculée grâce à des almanachs ou éphémérides, ainsi que les informations d’attitude du porteur tournant fournies par une centrale inertielle, pour déterminer quelle antenne voit quel satellite. Les diagrammes de rayonnement sont connus pour chaque bande de fréquences utilisée. En utilisant ces diagrammes d’antennes, l’attitude du porteur tournant, la direction d’arrivée des signaux satellites et le niveau de l’interférence reçu par le récepteur, chaque canal de poursuite sera relié à l’antenne qui va maximiser le rapport signal à bruit.It has also been proposed in patent FR2988485, filed by the Applicant, to have a limited number of antennas on the circumference of the rotating carrier and to select at the input of a given correlation channel the antenna most likely to contain the satellite signal (or having the highest gain towards the satellite to be continued). The position of the satellites is calculated by means of almanacs or ephemeris, as well as the attitude information of the rotating carrier provided by an inertial unit, to determine which antenna sees which satellite. Radiation diagrams are known for each frequency band used. Using these antenna patterns, the attitude of the rotating carrier, the direction of arrival of satellite signals and the level of interference received by the receiver, each tracking channel will be connected to the antenna which will maximize the ratio signal to noise.

Ce procédé n’apporte cependant pas une protection anti-interférence élevée, en particulier pour les interférences large bande. Elle nécessite de plus une connaissance préalable des diagrammes des antennes.This method, however, does not provide high anti-interference protection, especially for broadband interference. It also requires prior knowledge of the antenna patterns.

EXPOSE DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

Un but de l’invention est d’assurer une poursuite continue d’un satellite sur un porteur tournant tout en ayant des capacités anti-interférence large bande, et ce sans pour autant requérir la connaissance des données suivantes : • les diagrammes de rayonnement des antennes utilisées par le porteur, • les directions des satellites poursuivis, • les directions des interférences reçues.An object of the invention is to ensure a continuous tracking of a satellite on a rotating carrier while having broadband anti-interference capabilities, without requiring knowledge of the following data: • the radiation patterns of the antennas used by the carrier, • directions of the satellites pursued, • directions of interference received.

Il est dès lors proposé, selon un premier aspect, un procédé de poursuite de signaux de navigation par satellite dans un porteur volant, le porteur comprenant un corps, un réseau d’antennes agencées sur une circonférence dudit corps autour d’un axe, le corps étant susceptible de subir un mouvement de rotation autour de l’axe au cours du vol du porteur, le procédé comprenant la génération d’un signal de référence par combinaison linéaire de signaux satellite d’entrée captés par des antennes du réseau, la combinaison linéaire comprenant la multiplication de chaque signal capté par un coefficient respectif, le procédé étant caractérisé en ce que la combinaison linéaire attribue : • des coefficients non nuis à un sous-ensemble de signaux captés par les antennes du réseau dont les positions sont les plus proches du zénith du porteur volant, • des coefficients nuis aux signaux captés par les autres les antennes du réseau.It is therefore proposed, according to a first aspect, a method of tracking satellite navigation signals in a flying carrier, the carrier comprising a body, an array of antennas arranged on a circumference of said body about an axis, the body being rotatable about the axis during flight of the carrier, the method comprising generating a reference signal by linear combination of input satellite signals picked up by network antennas, the combination linear circuit comprising the multiplication of each signal picked up by a respective coefficient, the method being characterized in that the linear combination assigns: • coefficients that are not harmful to a subset of signals picked up by the antennas of the network whose positions are closest the zenith of the flying carrier, • coefficients harmful to the signals picked up by the other antennas of the network.

Un satellite émetteur de signaux de navigation, utile à un porteur volant, se déplace à haute altitude. Par ailleurs, une majorité des signaux d’interférences émane de sources interférentes au sol. Un porteur volant vole ainsi généralement à une altitude inférieure à celle des satellites de navigation.A satellite transmitting navigation signals, useful to a flying carrier, moves at high altitude. In addition, a majority of interference signals emanate from interfering sources on the ground. A flying carrier thus generally flies at an altitude lower than that of the navigation satellites.

Les signaux captés par ses antennes les plus proches du zénith, lesquels sont déterminés grâce aux positions des antennes autour de l’axe de rotation du porteur volant, sont ainsi très probablement des signaux émis par de tels satellites. Par ailleurs, les signaux captés par les antennes en direction du sol sont probablement porteurs d’interférence.The signals picked up by its antennas closest to the zenith, which are determined by the positions of the antennas around the axis of rotation of the flying carrier, are thus most likely signals emitted by such satellites. On the other hand, the signals picked up by the antennas in the direction of the ground are probably carriers of interference.

La combinaison linéaire privilégiant les signaux proches du zénith permet d’éliminer efficacement des interférences dans le signal de référence généré, et ce quel que soit la position en rotation du corps du porteur tournant autour de son axe.The linear combination favoring signals near the zenith effectively eliminates interference in the generated reference signal, regardless of the rotational position of the body of the wearer rotating about its axis.

Le procédé selon le premier aspect de l’invention peut être complété à l’aide des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison lorsque cela est techniquement possible.The method according to the first aspect of the invention can be completed with the aid of the following features, taken alone or in combination when technically possible.

Les antennes peuvent être agencées les unes par rapport aux autres autour de l’axe pour présenter des diagrammes de rayonnement qui se recouvrent au moins partiellement deux à deux.The antennas may be arranged relative to one another about the axis to present radiation patterns that overlap at least partially in pairs.

Les étapes de sélection et de génération du signal de référence peuvent être répétées pour plusieurs positions angulaires différentes du réseau d’antennes autour de l’axe.The steps of selecting and generating the reference signal may be repeated for several different angular positions of the antenna array about the axis.

La génération du signal de référence peut comprendre, pour un signal capté donné, le calcul d’un coefficient dont la valeur varie en fonction de la position de l’antenne qui a capté le signal capté donné relativement au zénith du porteur.The generation of the reference signal may comprise, for a given signal captured, the calculation of a coefficient whose value varies as a function of the position of the antenna which has captured the signal received given relative to the zenith of the carrier.

La génération du signal de référence peut comprendre, quelle que soit la position angulaire du réseau d’antennes autour de l’axe, • l’attribution d’un premier coefficient de valeur maximale prédéterminée à l’un des signaux sélectionné, le choix de ce signal dépendant de la position angulaire du réseau autour de l’axe, • l’attribution d’un deuxième coefficient de valeur comprise entre zéro et la valeur maximale prédéterminée à chaque autre signal sélectionné, • l’attribution d’un deuxième coefficient de valeur nulle à chaque autre signal, • multiplication de chaque signal sélectionné par le coefficient qui lui a été attribué. La génération du signal de référence peut comprendre, lorsque la position angulaire du réseau d’antennes est comprise entre une première position angulaire prédéterminée et une deuxième position angulaire prédéterminée, • l’attribution d’un premier coefficient de valeur maximale prédéterminée à un premier signal sélectionné, • l’attribution d’au moins un deuxième coefficient à chaque autre signal sélectionné, le deuxième coefficient variant linéairement entre zéro et la valeur maximale prédéterminée en fonction de la position angulaire du réseau d’antennes, • multiplication de chaque signal sélectionné par le coefficient qui lui a été attribué. Le sens de rotation du corps autour de l’axe étant prédéterminé, le premier coefficient peut être attribué au signal capté par l’antenne la plus proche du zénith, et le deuxième coefficient être attribué au signal capté par l’antenne qui sera la prochaine à être le plus proche du zénith après une rotation du corps suivant le sens de rotation prédéterminé. L’angle entre la première position angulaire prédéterminée et la deuxième position angulaire prédéterminée peut être égal à l’angle entre les positions de deux antennes adjacentes sur la circonférence du corps.The generation of the reference signal may comprise, whatever the angular position of the antenna array around the axis, the allocation of a first predetermined maximum value coefficient to one of the selected signals, the choice of this signal depending on the angular position of the array about the axis, • the assignment of a second coefficient of value between zero and the predetermined maximum value to each other selected signal, • the allocation of a second coefficient of zero value at each other signal, • multiplication of each signal selected by the coefficient assigned to it. The generation of the reference signal may comprise, when the angular position of the antenna array is between a first predetermined angular position and a second predetermined angular position, the allocation of a first predetermined maximum value coefficient to a first signal selected, • assigning at least one second coefficient to each other selected signal, the second coefficient varying linearly between zero and the predetermined maximum value as a function of the angular position of the antenna array, • multiplying each selected signal by the coefficient assigned to it. Since the direction of rotation of the body about the axis is predetermined, the first coefficient can be attributed to the signal picked up by the antenna closest to the zenith, and the second coefficient to be attributed to the signal picked up by the antenna which will be the next one. to be closest to the zenith after a rotation of the body in the predetermined direction of rotation. The angle between the first predetermined angular position and the second predetermined angular position may be equal to the angle between the positions of two adjacent antennas on the circumference of the body.

Le procédé peut comprendre également la génération d’au moins un signal auxiliaire à partir d’un seul signal d’entrée qui n’a pas été sélectionné, et un traitement spatial antiinterférences mis en oeuvre à partir du signal de référence et de chaque signal auxiliaire.The method may also include generating at least one auxiliary signal from a single input signal that has not been selected, and an anti-interference spatial processing implemented from the reference signal and each signal. auxiliary.

La génération de chaque signal auxiliaire peut comprendre, quelle que soit la position angulaire du réseau d’antennes autour de l’axe, • l’attribution d’un premier coefficient de valeur maximale prédéterminée à audit signal qui n’a pas été sélectionné, le choix de ce signal dépendant de la position angulaire du réseau autour de l’axe et étant différent pour chaque signal auxiliaire, • multiplication dudit signal audit signal qui n’a pas été sélectionné par le coefficient qui lui a été attribué.The generation of each auxiliary signal may comprise, irrespective of the angular position of the antenna array around the axis, the assignment of a first predetermined maximum value coefficient to said signal which has not been selected, the choice of this signal depending on the angular position of the array around the axis and being different for each auxiliary signal, • multiplication of said signal to said signal which has not been selected by the coefficient which has been assigned to it.

Le nombre d’antennes du réseau étant égal à N, deux signaux d’entrée peuvent être sélectionnés et N-2 signaux auxiliaires être produits. L’axe peut être un axe de roulis du porteur.The number of antennas of the network being equal to N, two input signals can be selected and N-2 auxiliary signals to be produced. The axis may be a roll axis of the wearer.

Il est proposé également, selon un deuxième aspect, un dispositif de traitement de signaux de navigation par satellite pour porteur volant comprenant un corps susceptible de subir un mouvement de rotation autour d’un axe, le dispositif comprenant : • une première entrée pour recevoir des signaux captés par un réseau d’antennes agencées sur une circonférence du corps autour de l’axe, le dispositif étant caractérisé par : • une deuxième entrée agencée pour recevoir des données d’attitude du porteur volant desquelles peut être déduite la position des antennes par rapport au zénith du porteur, • un pondérateur dynamique configuré pour générer un signal de référence par une combinaison linéaire appliquée aux signaux d’entrée, la combinaison linéaire comprenant la multiplication de chaque signal capté par un coefficient respectif, le pondérateur dynamique attribuant : o des coefficients non nuis à un sous-ensemble de signaux captés par les antennes du réseau dont les positions sont les plus proches du zénith du porteur volant, o des coefficients nuis aux signaux captés par les autres les antennes du réseau.It is also proposed, in a second aspect, a satellite navigation signal processing device for a flying carrier comprising a body capable of being rotated about an axis, the device comprising: a first input for receiving signals; signals picked up by an array of antennas arranged on a circumference of the body about the axis, the device being characterized by: a second input arranged to receive attitude data from the flying carrier from which the position of the antennas can be deduced by bearer zenith ratio; • a dynamic weighting device configured to generate a reference signal by a linear combination applied to the input signals, the linear combination comprising the multiplication of each signal picked up by a respective coefficient, the dynamic weighting assigning: o coefficients not detrimental to a subset of signals captured by ant network whose positions are closest to the zenith of the flying carrier, o coefficients harmful to the signals picked up by the other antennas of the network.

Il est en outre proposé selon un troisième aspect un récepteur de signaux satellites pour porteur volant comprenant un corps susceptible de subir un mouvement de rotation autour d’un axe, le récepteur comprenant : • un réseau d’antennes configuré pour être agencé sur une circonférence du corps autour de l’axe, • un dispositif selon le deuxième aspect de l’invention, dont la première entrée est connectée au réseau d’antennes pour que ledit dispositif traite les signaux captés par le réseau d’antennes.It is further proposed in a third aspect a satellite receiver for a flying carrier comprising a body rotatable about an axis, the receiver comprising: an antenna array configured to be arranged on a circumference the body about the axis, • a device according to the second aspect of the invention, the first input is connected to the antenna array so that said device processes the signals picked up by the antenna array.

Ce récepteur selon le troisième aspect de l’invention peut comprendre une pluralité de voies de réception reliant chacune une antenne du réseau au pondérateur dynamique, au moins une des voies de réception comprenant un module radiofréquence configuré pour sélectionner une bande de fréquences utile dans le signal capté par une antenne du réseau.This receiver according to the third aspect of the invention may comprise a plurality of reception channels each connecting an antenna of the network to the dynamic weighting device, at least one of the reception channels comprising a radio frequency module configured to select a useful frequency band in the signal picked up by a network antenna.

Au moins une des voies de réception peut comprendre un convertisseur de signaux analogique en signaux numérique.At least one of the receive paths may include an analog to digital signal converter.

Le récepteur peut comprendre en outre un senseur d’attitude configuré pour produire les données d’attitude au moyen de capteurs.The receiver may further include an attitude sensor configured to produce the attitude data using sensors.

Il est enfin proposé selon un quatrième aspect de l’invention un porteur volant comprenant un corps susceptible de subir un mouvement de rotation autour d’un axe au cours du vol du porteur, et un récepteur de signaux satellites selon le troisième aspect de l’invention, les antennes du récepteur étant agencées sur une circonférence du corps autour de cet axe.It is finally proposed according to a fourth aspect of the invention a flying carrier comprising a body capable of being rotated about an axis during the flight of the carrier, and a satellite signal receiver according to the third aspect of the invention. the antennas of the receiver being arranged on a circumference of the body about this axis.

Le porteur est par exemple un missile.The carrier is for example a missile.

DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : • La figure 1 est une vue schématique de profil d’un porteur volant selon un mode de réalisation de l’invention. • La figure 2 est une vue en coupe transversale du porteur représenté en figure 1. • La figure 3 est un schéma bloc représentatif d’un récepteur de signaux satellite embarqué dans le porteur de la figure 1. • La figure 4 détaille les étapes mises en œuvre par un pondérateur dynamique du récepteur représenté en figure 3. • Les figures 5a, 5b, 5c représentent des diagrammes de rayonnement d’antennes embarquées dans un porteur selon un mode de réalisation de l’invention.DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings, in which: FIG. schematic profile of a flying carrier according to one embodiment of the invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the carrier shown in FIG. 1. FIG. 3 is a representative block diagram of a satellite signal receiver embedded in the carrier of FIG. 1. FIG. 4 details the steps taken. implemented by a dynamic weighting receiver shown in Figure 3. • Figures 5a, 5b, 5c show antenna radiation patterns embedded in a carrier according to one embodiment of the invention.

Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.In all the figures, similar elements bear identical references.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

En référence à la figure 1, un satellite S est configuré pour émettre des signaux de navigation, tels que des signaux de type GNSS.With reference to FIG. 1, a satellite S is configured to transmit navigation signals, such as GNSS type signals.

Un porteur volant P comprend un corps C s’étendant autour d'un axe R, et un récepteur 1 pour recevoir les signaux de navigation émanant du satellite S.A flying carrier P comprises a body C extending around an axis R, and a receiver 1 for receiving the navigation signals emanating from the satellite S.

Le porteur volant P est un porteur tournant, c’est-à-dire que le corps C du porteur est est susceptible de subir une rotation autour de l’axe R au cours du vol du porteur P. Ceci n’exclut cependant pas la possibilité que le porteur P ne tourne pas sur lui-même durant certains intervalles de temps.The flying carrier P is a rotating carrier, that is to say that the body C of the carrier is likely to be rotated about the axis R during the flight of the carrier P. This does not exclude the possibility that the carrier P does not turn on itself during certain time intervals.

Le corps C du porteur C est en particulier susceptible de subir une rotation autour de l’axe R dans un sens horaire et dans un sens antihoraire.The body C of the carrier C is in particular capable of being rotated about the axis R in a clockwise direction and in a counterclockwise direction.

Dans un mode de réalisation, le porteur volant P comprend par exemple des moyens aérodynamiques (non illustrés) solidaires du corps, configurés pour mettre le corps C en rotation sur lui-même autour de l’axe R, sous l'effet de la résistance de l'air au cours du déplacement en vol du porteur P.In one embodiment, the flying carrier P comprises for example aerodynamic means (not shown) integral with the body, configured to rotate the body C about itself about the axis R, under the effect of the resistance. air during the flight of the wearer P.

Le porteur volant P est par exemple un projectile, tel qu’un missile.The flying carrier P is for example a projectile, such as a missile.

Dans le mode de réalisation non limitatif illustré en figure 1, l’axe R est un axe de roulis du porteur.In the non-limiting embodiment illustrated in FIG. 1, the axis R is a rolling axis of the wearer.

Le corps C présente une forme sensiblement cylindrique et une surface extérieure définissant une circonférence du porteur P autour de l’axe R.The body C has a substantially cylindrical shape and an outer surface defining a circumference of the wearer P about the axis R.

Le récepteur 1 de signaux de navigation comprend un réseau d’antennes A et un dispositif 10 de poursuite de signaux captés par le réseau d’antennes A.The navigation signal receiver 1 comprises an antenna array A and a signal tracking device 10 picked up by the antenna array A.

Les antennes sont fixées sur une circonférence du corps C autour de l’axe R. Chaque antenne du réseau A est agencée en une position angulaire qui lui est propre par rapport à et autour de l'axe R.The antennas are fixed on a circumference of the body C around the axis R. Each antenna of the network A is arranged in an angular position which is specific to it with respect to and around the axis R.

Les antennes du réseau A sont par exemple sensiblement coplanaires, c’est-à-dire que les antennes sont centrées en des positions angulaires, par rapport à l’axe R, contenues dans un même plan normal à l’axe de roulis (et en particulier sur un même cercle lorsque le corps présente une circonférence parfaitement cylindrique).The antennas of the grating A are for example substantially coplanar, that is to say that the antennas are centered at angular positions, with respect to the axis R, contained in the same plane normal to the roll axis (and in particular on the same circle when the body has a perfectly cylindrical circumference).

Par convention, le plan contenant les centres des différentes antennes du réseau A sera dans la suite dénommé « plan du réseau d’antennes A » ou « plan des antennes ».By convention, the plane containing the centers of the different antennas of the network A will be in the following denominated "plane of the network of antennas A" or "plane of the antennas".

Par ailleurs, on considère dans la suite un repère de référence dont l’origine O est un point fixe du porteur, et dont l’un des axes Z est un axe orienté suivant une direction zénith-nadir. Les deux autres axes X, Y du repère de référence (non représentés sur les figures) définissent ensemble un plan parallèle à l’horizon céleste.Moreover, we consider in the following a reference frame whose origin O is a fixed point of the carrier, and one of the Z axes is an axis oriented in a zenith-nadir direction. The other two axes X, Y of the reference mark (not shown in the figures) together define a plane parallel to the celestial horizon.

Dans le mode de réalisation illustré, te point O est le point d’intersection entre l’axe R autour duquel le corps C tourne, et le plan des antennes.In the illustrated embodiment, the point O is the point of intersection between the axis R around which the body C rotates, and the plane of the antennas.

En astronomie, le zénith est un point de la sphère céleste situé au-dessus d'un observateur. On considérera que le zénith du porteur est le point d’intersection entre l’axe Z et la sphère céleste, ce point étant au-dessus du porteur c’est-à-dire plus éloigné du sol que le porteur.In astronomy, the zenith is a point in the celestial sphere above an observer. It will be considered that the zenith of the carrier is the point of intersection between the Z axis and the celestial sphere, this point being above the carrier, that is to say, farther from the ground than the carrier.

Les coordonnées du zénith sont fixes dans le repère de référence ainsi défini.The coordinates of the zenith are fixed in the reference reference thus defined.

En revanche, les coordonnées des positions des antennes sont variables dans le repère de référence ainsi défini.On the other hand, the coordinates of the positions of the antennas are variable in the reference reference thus defined.

On appellera par ailleurs « plan zénithal » le plan contenant l’axe R autour duquel le corps C tourne et l’axe Z zénith-nadir. Le plan zénithal est donc orienté perpendiculairement au sol.In addition, the plane containing the R axis around which the body C rotates and the Z axis zenith-nadir will be called "zenith plane". The zenith plane is therefore oriented perpendicular to the ground.

On a également représenté sur la figure 1 un axe L qui est l’intersection entre le plan zénithal et le plan du réseau d’antennes A. Lorsque l’axe R est l’axe de roulis du porteur P, l’axe L est parallèle à un axe de lacet du porteur P.FIG. 1 also shows an axis L which is the intersection between the zenith plane and the plane of the antenna array A. When the axis R is the roll axis of the carrier P, the axis L is parallel to a yaw axis of the wearer P.

En particulier, si l'on suppose que l'axe de roulis est R parfaitement parallèle au sol (par exemple lorsque le porteur vole à altitude sensiblement constante), alors le plan du réseau d’antennes est perpendiculaire au sol et contient notamment l’axe zénith-nadir; l’axe L est alors confondu avec l’axe zénith-nadir Z.In particular, if it is assumed that the roll axis is R perfectly parallel to the ground (for example when the carrier is flying at a substantially constant altitude), then the plane of the antenna array is perpendicular to the ground and contains in particular the zenith-nadir axis; the axis L is then confused with the zenith-nadir axis Z.

Sinon, il existe un écart angulaire entre l’axe L et l’axe-zénith nadir Z, lequel écart est visible sur la figure 1.Otherwise, there is an angular difference between the axis L and the zenith axis nadir Z, which deviation is visible in Figure 1.

Dans la figure 2, l'écart angulaire qui sépare les positions angulaires respectives autour de l'axe R de deux antennes adjacentes du réseau est par exemple constant. Cet écart angulaire est égal à ^ si N est le nombre d’antennes du réseau A.In FIG. 2, the angular difference that separates the respective angular positions around the R axis of two adjacent antennas of the network is, for example, constant. This angular difference is equal to ^ if N is the number of antennas of the network A.

Chaque antenne du réseau A est par exemple orientée de sorte que le lobe principal de son diagramme de rayonnement soit orienté vers l'extérieur du corps C du porteur P, de sorte à capter des signaux qui sont dirigés vers le porteur P.Each antenna of the network A is for example oriented so that the main lobe of its radiation pattern is oriented outwardly of the body C of the carrier P, so as to pick up signals which are directed towards the carrier P.

On supposera dans la suite que chaque antenne du réseau A présente un axe principal de réception (c’est dire l’axe suivant lequel le gain de l’antenne en réception est maximal) qui est orienté de façon sensiblement centripète par rapport à l’axe R.It will be assumed in the following that each antenna of the grating A has a main reception axis (ie the axis in which the gain of the antenna in reception is maximum) which is oriented substantially centripetally with respect to the antenna. axis R.

Les lobes principaux des diagrammes de rayonnement des antennes du réseau sont agencés pour se recouvrir mutuellement deux à deux. En d'autres termes, le lobe principal du diagramme de rayonnement d’une certaine antenne recouvrira partiellement au moins le lobe principal du diagramme de rayonnement des deux antennes qui lui sont immédiatement adjacentes sur la circonférence du corps C.The main lobes of the antenna array radiation patterns are arranged to overlap each other in pairs. In other words, the main lobe of the radiation pattern of a certain antenna will partially overlap at least the main lobe of the radiation pattern of the two antennas immediately adjacent to it on the circumference of the body C.

Chaque antenne du réseau A est par exemple à couverture quasi-hémisphérique.Each antenna of the network A is for example quasi-hemispherical coverage.

On a représenté sur la figure 2 une vue en coupe transversale d’un porteur P selon un mode de réalisation dans le plan du réseau d’antennes. Le plan zénithal de ce porteur P est perpendiculaire à la figure.FIG. 2 shows a cross-sectional view of a carrier P according to one embodiment in the plane of the antenna array. The zenith plane of this carrier P is perpendicular to the figure.

Le réseau A de ce porteur P comprend 4 antennes distantes deux à deux d'un écart angulaire de 90° autour de l'axe de roulis R.The network A of this carrier P comprises 4 antennas distant two by two with an angular difference of 90 ° around the axis of roll R.

La circonférence du corps est par ailleurs ici de section circulaire, de centre O.The circumference of the body is also here of circular section, center O.

Le porteur volant P se déplace en vol à une altitude inférieure à l'altitude de satellites émetteurs de signaux utiles pour la navigation du porteur P.The flying carrier P moves in flight at an altitude lower than the altitude of satellites transmitting signals useful for the navigation of the carrier P.

Deux signaux de navigation « sat 1 » et « sat 2 » (par exemple de type GPS ou GNSS) sont émis par des satellites S (non représentés dans la figure n°2), ainsi que deux signaux « inter 1 » et « inter 2 » d’interférence émis par des sources situées à une altitude inférieure au porteur volant P par exemple au sol. L’antenne du réseau A qui est tournée vers le ciel selon l’axe L est celle étant la plus susceptible de capter les signaux de navigation « sat 1 » et « sat 2 ». L’antenne du réseau A qui est tournée vers le sol est en outre celle la plus susceptible d’être en vue des signaux d’interférence « inter 1 » et « inter 2 ».Two "sat 1" and "sat 2" navigation signals (for example of the GPS or GNSS type) are emitted by satellites S (not represented in FIG. 2), as well as two "inter 1" and "inter" signals. 2 "of interference emitted by sources located at an altitude lower than the flying carrier P for example on the ground. The antenna of the network A which is turned towards the sky along the axis L is that which is most likely to capture the navigation signals "sat 1" and "sat 2". The antenna of the network A which is turned towards the ground is moreover that which is most likely to be in view of the interference signals "inter 1" and "inter 2".

En référence à la figure 3, le récepteur 1 comprend un senseur d’attitude 2 du porteur P.With reference to FIG. 3, the receiver 1 comprises an attitude sensor 2 of the carrier P.

Le senseur d’attitude 2 est ou comprend par exemple une centrale inertielle ou une centrale de cap et d’attitude.The attitude sensor 2 is or comprises for example an inertial unit or a center of heading and attitude.

Le senseur d’attitude 2 comprend des moyens connus en eux-mêmes permettant de repérer l’orientation du porteur P par rapport au zénith de ce porteur, et notamment son cap et son attitude. Ces moyens d’orientation comprennent typiquement des capteurs inertiels.The attitude sensor 2 comprises means known in themselves to identify the orientation of the wearer P relative to the zenith of the wearer, including its heading and attitude. These orientation means typically comprise inertial sensors.

Plus précisément, ces moyens d’orientation sont configurés pour déterminer les positions respectives des différentes antennes du réseau A dans le repère de référence défini précédemment d’origine O et d’axe Z de direction zénith-nadir.More specifically, these orientation means are configured to determine the respective positions of the different antennas of the network A in the previously defined reference reference of origin O and z axis zenith-nadir direction.

Le dispositif de poursuite 10 comprend un pondérateur dynamique 14.The tracking device 10 comprises a dynamic weighting device 14.

Le pondérateur dynamique 14 est relié au senseur d’attitude 2 par une entrée configurée pour recevoir des données d’attitude du porteur déterminées par le senseur d’attitude 2.The dynamic weighter 14 is connected to the attitude sensor 2 by an input configured to receive carrier attitude data determined by the attitude sensor 2.

Le pondérateur dynamique 14 est par ailleurs relié aux N antennes du réseau A par N voies de réception correspondantes.The dynamic weighting instrument 14 is moreover connected to the N antennas of the network A by N corresponding reception channels.

Chaque voie de réception comprend un module radiofréquence (module RF).Each reception channel comprises a radio frequency module (RF module).

Un module radiofréquence comprend un filtre configuré pour sélectionner une bande de fréquences utiles dans un signal capté par l’antenne à laquelle le module radiofréquence est relié.A radio frequency module includes a filter configured to select a frequency band useful in a signal picked up by the antenna to which the radio frequency module is connected.

Le module radiofréquence comprend également un convertisseur analogique vers numérique configuré pour convertir un signal émanant de l’antenne en amont, en un signal numérique, et fournir ce signal numérique au pondérateur dynamique 14.The radio frequency module also includes an analog-to-digital converter configured to convert a signal from the upstream antenna to a digital signal, and provide this digital signal to the dynamic weighter 14.

Le convertisseur analogique vers numérique est par exemple agencé en aval du filtre.The analog-to-digital converter is for example arranged downstream of the filter.

Le dispositif de poursuite 10 comprend également un module de traitement spatial 16 agencé en sortie du pondérateur dynamique 14. Le module de traitement spatial 16 est plus précisément relié au pondérateur dynamique 14 par une voie dite « voie zénith » et par au moins une voie dite « voie auxiliaire ».The tracking device 10 also comprises a spatial processing module 16 arranged at the output of the dynamic weighting device 14. The spatial processing module 16 is more precisely connected to the dynamic weighting device 14 by a so-called "zenith pathway" and by at least one so-called "Auxiliary channel".

Le dispositif de poursuite 10 comprend en outre un module de traitement GNSS 18 agencé en sortie du module de traitement spatial 16. Le module de traitement GNSS 18 comprend typiquement un corrélateur.The tracking device 10 further comprises a GNSS processing module 18 arranged at the output of the spatial processing module 16. The GNSS processing module 18 typically comprises a correlator.

Comme il est représenté sur la figure 3 par une flèche en pointillés, le module de traitement GNSS 18 peut également recevoir des signaux émanant directement du pondérateur dynamique 14, sans que ces signaux soient traités spatialement par le module de traitement spatial 16.As shown in FIG. 3 by a dotted arrow, the GNSS processing module 18 can also receive signals emanating directly from the dynamic weighting device 14, without these signals being processed spatially by the spatial processing module 16.

Le pondérateur dynamique 14, le module de traitement spatial 16 et le module de traitement GNSS 18 sont configurés pour appliquer des traitements sur des signaux numériques.The dynamic weighter 14, the spatial processing module 16 and the GNSS processing module 18 are configured to apply processing on digital signals.

Ces différents blocs 14, 16, 18 peuvent être des composants physiques distincts comprenant chacun au moins un processeur configuré pour mettre en oeuvre les traitements correspondants.These different blocks 14, 16, 18 may be separate physical components each comprising at least one processor configured to implement the corresponding processing.

Ces différents blocs, 14, 16, 18 peuvent également être des modules virtuels, c’est-à-dire des blocs d'instructions faisant partie d'un programme d'ordinateur lequel est exécuté par au moins un processeur du dispositif 10 de poursuite de signaux.These different blocks, 14, 16, 18 may also be virtual modules, that is to say blocks of instructions forming part of a computer program which is executed by at least one processor of the tracking device 10. of signals.

Procédé de poursuite de signaux satelliteSatellite signal tracking method

On va maintenant décrire un procédé de poursuite d’un satellite mis en oeuvre par le récepteur 1 embarqué sur le porteur P et représenté sur la figure 3.We will now describe a method of tracking a satellite implemented by the receiver 1 on the carrier P and shown in Figure 3.

On suppose que le porteur P est en cours de vol, et que le corps C tourne sur lui-même autour de l'axe R. A un instant donné, le réseau d’antennes A occupe une certaine position angulaire autour de l'axe de roulis R.It is assumed that the carrier P is in flight, and that the body C rotates about itself about the axis R. At a given instant, the antenna array A occupies a certain angular position around the axis Roll R.

Dans une étape 100, l’antenne du réseau A d’indice i capte un signal respectif contenant potentiellement des données utiles à la radionavigation du porteur P et/ou des interférences non utiles à la radionavigation.In a step 100, the antenna of network A index i captures a respective signal potentially containing data useful for the radionavigation carrier P and / or interference not useful for radionavigation.

Dans une étape 102, le module radiofréquence d’indice i filtre le signal capté par l’antenne et le numérise.In a step 102, the radiofrequency module of index i filters the signal picked up by the antenna and digitizes it.

Le signal d’entrée numérique ainsi obtenu est transmis au pondérateur dynamique 14 via la voie de réception d’indice i.The digital input signal thus obtained is transmitted to the dynamic weighting device 14 via the reception channel with index i.

Les étapes 100 et 102 sont mises en œuvre pour chacune des N antennes simultanément.Steps 100 and 102 are implemented for each of the N antennas simultaneously.

Ainsi, le pondérateur dynamique 14 reçoit N signaux d’entrée numérique contenant des données utiles et/ou des interférences.Thus, the dynamic weighter 14 receives N digital input signals containing useful data and / or interference.

Par ailleurs, dans une étape 103, le senseur d’attitude 2 produit des données représentatives de l'attitude du porteur à l’aide de ses capteurs.Furthermore, in a step 103, the attitude sensor 2 produces data representative of the attitude of the wearer using his sensors.

Ces données d’attitude identifient par exemple les positions des différentes antennes dans le repère de référence, par rapport au zénith du porteur.These attitude data identify, for example, the positions of the different antennas in the reference frame, relative to the zenith of the carrier.

Par ailleurs, les données d’attitude comprennent des données indicatives d’une position angulaire occupée par le réseau d’antennes A autour de l’axe R.In addition, the attitude data comprise data indicative of an angular position occupied by the antenna array A around the axis R.

On comprend ainsi que la position angulaire de chaque antenne relativement à la position angulaire de référence varie lorsque le corps C du porteur P tourne autour de son axe R. L’étape 103 est mise en œuvre sensiblement au même moment que l’étape 100 d’acquisition de signaux par les antennes du réseau A.It is thus understood that the angular position of each antenna relative to the reference angular position varies when the body C of the carrier P rotates about its axis R. The step 103 is implemented substantially at the same time as the step 100 of acquisition of signals by the antennas of network A.

Le pondérateur dynamique génère signal de référence, ou signal « zénith », sur la base de certains signaux d’entrée dans une étape 104.The dynamic weighter generates a reference signal, or "zenith" signal, based on certain input signals in a step 104.

Plus précisément, dans l’étape 104, le pondérateur dynamique 14 sélectionne parmi les N signaux d’entrés un sous-ensemble de signaux d’entrée captés par les antennes les plus proches du zénith, en fonction des données d’attitudes fournies par le senseur d’attitude 2, d’où l’expression « signal zénith ».More specifically, in step 104, the dynamic weighting instrument 14 selects among the N input signals a subset of input signals picked up by the antennas closest to the zenith, as a function of the attitude data provided by the attitude sensor 2, hence the expression "zenith signal".

On s'intéressera dans la suite à un mode de réalisation particulier dans lequel sont sélectionnés au plus deux signaux captés par les antennes les plus proche du zénith.We will focus in the following to a particular embodiment in which are selected at most two signals picked up by the antennas closest to the zenith.

Le pondérateur dynamique 14 génère le signal de référence par une combinaison linéaire restreinte aux deux signaux issus des antennes les plus proches du zénith qui ont préalablement été sélectionnés.Dynamic weighting 14 generates the reference signal by a linear combination restricted to the two signals coming from antennas closest to the zenith which have previously been selected.

La génération 104 du signal de référence comprend typiquement les sous-étapes suivantes : • sélection du ou des deux signaux émanant des antennes les plus proches du zénith conformément à ce qui précède, • attribution aux signaux sélectionnés d’un coefficient non nul, et attribution aux autres signaux d’un coefficient nul (étape 201 sur la figure 4), • multiplication de l’amplitude de chaque signal par le coefficient qui lui a été attribué, • sommation des différents signaux résultant de cette multiplication pour obtenir le signal de référence (étape 202 sur la figure 4).Generation 104 of the reference signal typically comprises the following substeps: • selection of the one or two signals emanating from the antennas closest to the zenith in accordance with the foregoing, • allocation to the selected signals of a nonzero coefficient, and allocation to the other signals of a zero coefficient (step 201 in FIG. 4), • multiplication of the amplitude of each signal by the coefficient which has been assigned to it, • summation of the various signals resulting from this multiplication in order to obtain the reference signal (Step 202 in Figure 4).

Ici, le caractère « restreint » de la combinaison linéaire se traduit par le fait que seuls les coefficients associés aux signaux sélectionnés sont non nuis.Here, the "restricted" character of the linear combination results in the fact that only the coefficients associated with the selected signals are harmless.

Le pondérateur dynamique 14 génère, en plus du signal de référence, au moins un signal auxiliaire.The dynamic weighting device 14 generates, in addition to the reference signal, at least one auxiliary signal.

Chaque signal auxiliaire dépend uniquement d’un signal d'entrée qui n'a pas été sélectionné ni utilisé pour générer le signal de référence.Each auxiliary signal depends solely on an input signal that has not been selected or used to generate the reference signal.

Le nombre de signaux auxiliaires est donc au plus égal à N-2.The number of auxiliary signals is therefore at most equal to N-2.

En définitive, pour toute position angulaire du réseau d'antennes autour de l'axe R, au plus deux antennes sont sélectionnées et combinées linéairement pour former le signal de référence, et chaque signal auxiliaire est formé par l'un des signaux qui n'a pas été sélectionné.Finally, for any angular position of the array of antennas around the axis R, at most two antennas are selected and linearly combined to form the reference signal, and each auxiliary signal is formed by one of the signals which has not been selected.

On comprend que les antennes les plus proches du zénith varient lors de la rotation du corps autour de l’axe R ; par conséquent, les antennes sur la base desquelles les signaux auxiliaires sont produits changent également au cours d’une telle rotation.It is understood that the antennas closest to the zenith vary during the rotation of the body about the axis R; therefore, the antennas on which the auxiliary signals are produced also change during such rotation.

Est illustré en figure 4 un mode de réalisation particulier de l’étape 104 de génération du signal de référence et de chaque signal auxiliaire.Is shown in Figure 4 a particular embodiment of step 104 of generating the reference signal and each auxiliary signal.

Sont illustrés sur cette figure des courbes de valeur des coefficients attribués aux signaux d’entrée par le pondérateur dynamique 14, en fonction de la position angulaire du réseau d’antennes A autour de l’axe R.This figure shows the value curves of the coefficients assigned to the input signals by the dynamic weighting device 14, as a function of the angular position of the antenna array A around the axis R.

Bien entendu, le senseur d’attitude est apte à calculer la position angulaire du réseau d’antennes A ainsi défini à l’aide de ses capteurs.Of course, the attitude sensor is able to calculate the angular position of the antenna array A thus defined by means of its sensors.

Par convention, on considère que la position angulaire du réseau d’antenne dans laquelle l’antenne d’indice 1 est orientée vers le zénith (l’axe L passant donc par cette position) est la position angulaire égale à 0 degrés.By convention, it is considered that the angular position of the antenna array in which the index antenna 1 is oriented towards the zenith (the L axis thus passing through this position) is the angular position equal to 0 degrees.

Les courbes de la figure 4 ont pour abscisse un angle entre une position angulaire courante du réseau d’antennes A par rapport à cette position angulaire de référence, exprimée en degrés.The curves of FIG. 4 have for abscissa an angle between a current angular position of the antenna array A with respect to this reference angular position, expressed in degrees.

Les courbes ont pour ordonnée la valeur du coefficient attribuée par le pondérateur à chaque signal d’entrée.The curves have as ordinates the value of the coefficient assigned by the weighter to each input signal.

Les coefficients ont une valeur comprise entre zéro et une valeur maximale prédéterminée, par exemple 1.The coefficients have a value between zero and a predetermined maximum value, for example 1.

De façon générale, quelle que soit la position angulaire du réseau d’antennes autour de l’axe: • un premier coefficient de valeur maximale prédéterminée est attribué à l’un des signaux sélectionnés, l’antenne de laquelle émane ce signal dépendant de la position angulaire du réseau, • un deuxième coefficient de valeur comprise entre zéro et la valeur maximale prédéterminée est attribué à chaque autre signal sélectionné.In general, whatever the angular position of the antenna array around the axis: a first predetermined maximum value coefficient is assigned to one of the selected signals, the antenna from which this signal depends depends on the angular position of the network, • a second coefficient of value between zero and the predetermined maximum value is assigned to each other selected signal.

Plus précisément, la combinaison linéaire restreinte aux signaux sélectionnés est mise en oeuvre à l’aide des coefficients suivants, lorsque la position angulaire du réseau d’antennes est comprise entre une première position angulaire prédéterminée et deuxième une position angulaire prédéterminée : • un coefficient de valeur maximale prédéterminée qui est attribué à un premier signal sélectionné comme étant proche du zénith, • au moins un deuxième coefficient qui est attribué à l’autre signal sélectionné et qui varie linéairement entre zéro et la valeur maximale prédéterminée en fonction de la position angulaire du réseau d’antennes.More precisely, the linear combination restricted to the selected signals is implemented using the following coefficients, when the angular position of the antenna array is between a first predetermined angular position and a second predetermined angular position: a predetermined maximum value which is assigned to a first signal selected as being close to the zenith, • at least one second coefficient which is assigned to the other selected signal and which varies linearly between zero and the predetermined maximum value as a function of the angular position of the antenna network.

Le premier signal est le signal capté par l’antenne la plus proche du zénith.The first signal is the signal picked up by the antenna closest to the zenith.

Grâce au deuxième coefficient, est pris en compte dans le signal de référence non seulement le signal d’entrée le plus proche du zénith mais également le signal qui sera le prochain à être le plus proche compte tenu de la rotation du corps C du porteur P.Thanks to the second coefficient, the reference signal is taken into account in the reference signal not only the nearest input signal of the zenith but also the signal which will be the next to be the closest one taking into account the rotation of the body C of the carrier P .

Le caractère linéaire de cette variation est avantageux car permet d’améliorer à la fois les performances de rejet des sources d’interférences et la réception des signaux utiles.The linear nature of this variation is advantageous because it makes it possible to improve both the rejection performance of the sources of interference and the reception of the useful signals.

Bien entendu, les coefficients des signaux non sélectionnés sont nuis dans cet intervalle de positions angulaires autour de l’axe R.Of course, the coefficients of the unselected signals are disturbed in this range of angular positions around the axis R.

Chaque courbe de valeur de coefficient attribué au signal d’indice k fonction de la position angulaire du réseau d’antenne est une courbe continue par morceaux. L’angle entre la première position angulaire prédéterminée et la deuxième position angulaire prédéterminée est égal à l’angle entre les positions de deux antennes adjacentes sur la circonférence. Cet angle est ici égal àEach coefficient value curve assigned to the index signal k as a function of the angular position of the antenna array is a piecewise continuous curve. The angle between the first predetermined angular position and the second predetermined angular position is equal to the angle between the positions of two adjacent antennas on the circumference. This angle is here equal to

De façon générale, lorsque la position angulaire du réseau d’antennes est comprise dans l’intervalleIn general, when the angular position of the antenna array is in the range

les antennes d’indice k et k-1 sont sélectionnées car sont ces antennes sont les plus proches du zénith, lors d’une rotation horaire du corps C (k et k+1 dans le cas d’une rotation antihoraire).the antennas of index k and k-1 are selected because these antennas are closest to the zenith, during a clockwise rotation of the body C (k and k + 1 in the case of a counter-clockwise rotation).

Dans le cas particulier de la figure 4, correspondant à un roulis = 0°, k correspond à l’antenne 1 et k-1 correspondant à l’antenne 4.In the particular case of Figure 4, corresponding to a roll = 0 °, k corresponds to the antenna 1 and k-1 corresponding to the antenna 4.

Plus précisément, dans le sous-intervalle • l’antenne d’indice k est la plus proche du zénith parmi les deux antennes sélectionnées, et le signal d’entrée émanant de l’antenne d’indice k se voit attribuer la valeur maximale prédéterminée, • l’antenne d’indice k-1 est la deuxième plus proche du zénith et se voit attribuer un coefficient compris entre 0 et la valeur maximal prédéterminée, et ce coefficient est croissant,More precisely, in the sub-interval • the index antenna k is the closest to the zenith among the two selected antennas, and the input signal emanating from the antenna of index k is given the predetermined maximum value • the antenna with index k-1 is the second closest to the zenith and is assigned a coefficient between 0 and the predetermined maximum value, and this coefficient is increasing,

Par ailleurs, dans le sous-intervalleBy the way, in the subinterval

• l’antenne d’indice k-1 est la plus proche du zénith parmi les deux antennes sélectionnées, et le signal d’entrée émanant de l’antenne d’indice k-1 se voit attribuer la valeur maximale prédéterminée, • l’antenne d’indice k est la deuxième plus proche du zénith et se voit attribuer un coefficient compris entre 0 et la valeur maximal prédéterminée, et ce coefficient décroît. N-2 signaux auxiliaires sont par ailleurs générés, comme vu précédemment. Chaque signal auxiliaire est constitué d’un des N-2 signaux non sélectionnés (c’est-à-dire émanant d’une des N-2 antennes du réseau qui ne sont pas considérés comme étant l’une des 2 plus proches du zénith).The k-1 index antenna is closest to the zenith of the two selected antennas, and the input signal from the k-1 index antenna is assigned the predetermined maximum value, antenna of index k is the second closest to the zenith and is assigned a coefficient between 0 and the predetermined maximum value, and this coefficient decreases. N-2 auxiliary signals are also generated, as seen previously. Each auxiliary signal consists of one of the N-2 unselected signals (that is, from one of the N-2 antennas in the network that are not considered to be one of the 2 closest to the zenith ).

Les sources d’interférence se trouvant sous le porteur P, par exemple au sol, ces signaux auxiliaires utilisent les antennes qui ont la meilleure visibilité des interférences.Since the sources of interference are below the carrier P, for example on the ground, these auxiliary signals use the antennas which have the best visibility of the interferences.

Dans le mode de réalisation particulier dont les diagrammes sont représentés en figure 4, N est égal à 4.In the particular embodiment whose diagrams are shown in FIG. 4, N is equal to 4.

Par exemple, dans l’intervalle [0°, 90°], les deux signaux d’entrée d’indices 2 et 3 sont utilisés comme signaux auxiliaires (cette utilisation comme signal auxiliaire revient à attribuer à un seul coefficient linéaire non nul à l’un des signaux d’entrée, par exemple de valeur égale à 1, ce qu’on appelle conventionnellement une pondération du type « tout ou rien »).For example, in the interval [0 °, 90 °], the two index input signals 2 and 3 are used as auxiliary signals (this use as an auxiliary signal amounts to attributing to a single non-zero linear coefficient at 1 one of the input signals, for example of value equal to 1, which is conventionally called an "all or nothing" weighting).

Dans le mode de réalisation qui précède, on notera qu’en N positions angulaires ponctuelles du corps autour de l’axe, un seul signal par voie auxiliaire se voit théoriquement attribuer une valeur de coefficient non nul.In the foregoing embodiment, it will be noted that in N single point angular positions of the body about the axis, a single auxiliary signal is theoretically assigned a non-zero coefficient value.

De retour à la figure 3, le module de traitement spatial 16 prend en entrée le signal de référence ou signal zénith et chaque signal auxiliaire générés par le pondérateur dynamique 14.Returning to FIG. 3, the spatial processing module 16 takes as input the reference signal or zenith signal and each auxiliary signal generated by the dynamic weighting device 14.

Dans une étape 106, le module de traitement spatial 16 met en oeuvre un traitement spatial sur la base du signal de référence et chaque signal auxiliaire, de sorte à produire un signal spatialisé comme étant reçu par une antenne virtuelle.In a step 106, the spatial processing module 16 implements a spatial processing on the basis of the reference signal and each auxiliary signal, so as to produce a spatialized signal as received by a virtual antenna.

Ce traitement spatial est par exemple du type nulling qui est un cas particulier des traitements spatiaux de type CRPA (« Controlled Réception Pattern Antenna ») décrit au paragraphe 2 §2 de l’ouvrage « Introduction to adaptative arrays » de Robert A. Monzingo et Thomas W. Miller et publié aux éditions Scitech Publing. Inc.This spatial processing is for example of the nulling type which is a special case of spatial processing of CRPA type ("Controlled Reception Pattern Antenna") described in paragraph 2 §2 of the book "Introduction to Adaptive Arrays" by Robert A. Monzingo and Thomas W. Miller and published by Scitech Publing. Inc.

Dans le cas d’un traitement de type « nulling », lequel est connu en lui-même, le module de traitement spatial 16 pondère les signaux auxiliaires et somme les signaux auxiliaires pondérés avec le signal de référence, de façon à créer des trous en direction des interférences.In the case of a "nulling" type processing, which is known per se, the spatial processing module 16 weights the auxiliary signals and sum the weighted auxiliary signals with the reference signal, so as to create holes in interference direction.

Dans une étape 108, le module de traitement GNSS 18 applique des traitements conventionnels au signal spatialisé. L’un de ces traitements est par exemple une corrélation du signal spatialisé avec un signal de réplique prédéterminé.In a step 108, the GNSS processing module 18 applies conventional processing to the spatialized signal. One of these processes is, for example, a correlation of the spatialized signal with a predetermined replica signal.

En variante, le signal de référence obtenu en sortie du pondérateur sur la voie zénith est transmis directement au module de traitement GNSS 18, sans traitement spatial intermédiaire.As a variant, the reference signal obtained at the output of the weighter on the zenith channel is transmitted directly to the GNSS processing module 18, without intermediate spatial processing.

Les étapes du procédé sont mises en oeuvre de façon répétée au cours de la rotation du corps C du porteur autours de l’axe R.The process steps are carried out repeatedly during the rotation of the body C of the carrier around the axis R.

La pondération mise en œuvre par le pondérateur dynamique 14 permet au signal de référence d’être issu des antennes qui ont la meilleure visibilité des satellites, compte tenu de la rotation du porteur P.The weighting implemented by the dynamic weighting device 14 allows the reference signal to be derived from the antennas which have the best visibility of the satellites, taking into account the rotation of the carrier P.

On notera en particulier que le recouvrement deux à deux des lobes principaux des diagrammes de rayonnement des antennes permet d’assurer une continuité de poursuite de signaux émanant d’un satellite lors d’une rotation du corps sur 360 degrés.In particular, it will be noted that the two-by-two overlap of the main lobes of the radiation patterns of the antennas makes it possible to ensure continuity of tracking of signals emanating from a satellite during a 360 degree rotation of the body.

Les figures 5a, 5b et 5c montrent, en représentation polaire, les résultats du traitement de pondération dynamique au cours de la rotation d’un porteur comprenant un réseau circulaire de 4 antennes conformément à la figure 2, la pondération dynamique étant suivie d’un traitement spatial de type nulling avec inversion directe de matrice de covariance, pour différentes situations : • sans interférence (figure 5a) ; • en présence de deux signaux d’interférences reçus suivant deux sens opposés (figure 5b); • en présence de deux signaux d’interférences reçus suivant deux directions différentes (figure 5b).FIGS. 5a, 5b and 5c show, in polar representation, the results of the dynamic weighting processing during the rotation of a carrier comprising a circular array of 4 antennas according to FIG. 2, the dynamic weighting being followed by a nulling-type spatial processing with direct inversion of covariance matrix, for different situations: • without interference (figure 5a); • in the presence of two interference signals received in two opposite directions (Figure 5b); • in the presence of two interference signals received in two different directions (Figure 5b).

Il est représenté en pointillés le diagramme typique de rayonnement d’une antenne « patch » sur un porteur P cylindrique. On remarquera les fluctuations du gain de réception liées à la rotation du porteur (le pas de rotation est de 1 degré) et la garantie du maintien des trous dans la direction des interférences. Les diagrammes qui suivent sont superposés pour une rotation complète de 360° du corps du porteur.The dotted line is the typical radiation pattern of a patch antenna on a cylindrical P carrier. We will notice the fluctuations of the gain of reception related to the rotation of the carrier (the pitch of rotation is of 1 degree) and the guarantee of the maintenance of the holes in the direction of the interferences. The diagrams that follow are superimposed for a complete 360 ° rotation of the wearer's body.

Le dispositif de poursuite du zénith et le procédé qu’il met en oeuvre sont avantageux en ce qu’ils proposent d’ajouter un bloc de traitement supplémentaire (le pondérateur dynamique 14) en amont des blocs de traitement spatial et/ou de traitements GNSS. L’invention peut donc être aisément implémentée dans un dispositif comprenant déjà de tels blocs, sans avoir à les modifier.The zenith tracking device and the method it implements are advantageous in that they propose to add an additional processing block (the dynamic weighter 14) upstream of the spatial processing blocks and / or GNSS processing . The invention can therefore easily be implemented in a device already comprising such blocks, without having to modify them.

On retiendra par ailleurs qu’il n’est pas obligatoire que les antennes soient régulièrement réparties autour de l’axe R du corps C, pourvu que les positions angulaires de ces antennes puissent être déterminées par rapport au zénith.Note also that it is not mandatory that the antennas are regularly distributed around the axis R of the body C, provided that the angular positions of these antennas can be determined relative to the zenith.

Lorsque les diagrammes de rayonnement (notamment les lobes principaux) de ces antennes régulièrement ou irrégulièrement réparties autour de l’axe R se recouvrent au moins partiellement deux à deux, alors une continuité de poursuite peut être assurée car il y aura toujours une antenne dont le diagramme est au zénith, et ce quelle que soit la position en rotation du corps C du porteur P. L’invention permet en définitive d’acquérir et de poursuivre continûment au moins un satellite S grâce à un mécanisme de pondération qui sélectionne les meilleures antennes en visibilité des satellites, avec ou sans traitement spatial. L’invention permet également de maintenir le traitement spatial pleinement opérationnel pendant une rotation du porteur horaire, anti-horaire ou nulle, si un tel traitement spatial est mis en oeuvre.When the radiation patterns (in particular the main lobes) of these antennas regularly or irregularly distributed around the axis R overlap at least partially two by two, continuity continuity can be ensured because there will always be an antenna whose diagram is at the zenith, and this regardless of the rotational position of the body C of the carrier P. The invention ultimately allows to acquire and continue continuously at least one satellite S through a weighting mechanism that selects the best antennas satellite visibility, with or without spatial processing. The invention also makes it possible to keep the spatial processing fully operational during rotation of the hourly, anti-clockwise or zero carrier, if such spatial processing is implemented.

Claims

1. A method of tracking satellite navigation signals in a flying carrier (P), the carrier (P) comprising a body (C), an array (A) of antennas arranged on a circumference of said body (C) around an axis (R), the body (C) being rotatable about the axis (R) during flight of the carrier, the method comprising generating (104) a reference signal by linear combination (202) of input satellite signals picked up by antennas of the network (A), the linear combination comprising the multiplication of each signal picked up by a respective coefficient, the method being characterized in that the linear combination assigns: coefficients not harmful to a subset of signals picked up by the antennas of the network (A) whose positions are closest to the zenith of the flying carrier (P), • coefficients harmful to the signals picked up by the other antennas of the network ( AT).

2. Method according to the preceding claim, wherein the antennas are arranged relative to each other about the axis (R) to present radiation patterns overlapping at least partially two by two.

3. Method according to one of the preceding claims, wherein the steps of selection and generation of the reference signal are repeated for several different angular positions of the network (A) of antennas around the axis (R).

4. Method according to one of the preceding claims, wherein the generation (104) of the reference signal comprises, for a given captured signal, the calculation of a coefficient whose value varies according to the position of the antenna which has captured the signal received given relative to the zenith of the carrier.

5. Method according to one of the preceding claims, wherein the generation (104) of the reference signal comprises, regardless of the angular position of the network (A) of antennas around the axis (R), • the assigning (201) a first predetermined maximum value coefficient to one of the selected signals, the choice of this signal depending on the angular position of the array about the axis (R), • the assignment (201) of a second coefficient of value between zero and the predetermined maximum value to each other selected signal, assigning (201) a second coefficient of zero value to each other signal, multiplying each selected signal by the coefficient which it has been assigned to him.

6. Method according to one of the preceding claims, wherein the generation of the reference signal comprises, when the angular position of the antenna array (A) is between a first predetermined angular position and a second predetermined angular position, assigning (201) a first predetermined maximum value coefficient to a first selected signal; assigning (201) at least one second coefficient to each other selected signal; the second coefficient varying linearly between zero and the value; predetermined maximum as a function of the angular position of the antenna array; multiplication of each selected signal by the coefficient which has been assigned to it.

7. Method according to one of claims 5 and 6, wherein, the direction of rotation of the body about the axis (R) being predetermined, the first coefficient is assigned to the signal picked up by the antenna closest to the zenith , and the second coefficient is assigned to the signal picked up by the antenna which will be the next to be closest to the zenith after rotation of the body in the predetermined direction of rotation.

8. Method according to the preceding claim, wherein the angle between the first predetermined angular position and the second predetermined angular position is equal to the angle between the positions of two adjacent antennas on the circumference of the body.

9. Method according to one of the preceding claims, comprising steps of: • generation of at least one auxiliary signal from a single input signal which has not been selected, • anti-interference spatial processing ( 106) implemented from the reference signal and each auxiliary signal.

10. Method according to the preceding claim, wherein the generation of each auxiliary signal comprises, regardless of the angular position of the network (A) of antennas around the axis (R), • the allocation (201) of a first predetermined maximum value of coefficient to said signal which has not been selected, the choice of this signal depending on the angular position of the network around the axis (R) and being different for each auxiliary signal, • multiplication of said signal to said signal that has not been selected by the coefficient assigned to it.

11. Method according to one of claims 9 or 10, wherein, the number of antennas of the network being equal to N, two input signals are selected and N-2 auxiliary signals are produced.

12. Method according to one of the preceding claims, wherein the axis (R) is a roll axis of the carrier (P).

13. A satellite navigation signal processing device (10) for a flying carrier (P) comprising a body (C) rotatable about an axis (R), the device comprising: • a first input for receiving signals sensed by an array of antennas arranged on a circumference of the body (C) about the axis (R), the device being characterized by: a second input arranged to receive attitude data of the flying carrier (P) from which can be deduced the position of the antennas with respect to the zenith of the carrier (P), • a dynamic weighting device (14) configured to generate a reference signal by a linear combination applied to the input signals, the linear combination comprising the multiplication of each signal picked up by a respective coefficient, the dynamic weighting assigning: o coefficients not harmful to a subset of signals picked up by the antennas of the network (A) whose positions are closest to the zenith of the flying carrier (P), o coefficients harmful to the signals picked up by the other antennas of the network (A).

14. Receiver (1) of satellite signals for a flying carrier comprising a body capable of being rotated about an axis (R), the receiver comprising: an antenna network (A) configured to be arranged on a circumference of the body about the axis, • a device (10) according to claim 13, whose first input is connected to the antenna array so that said device (10) processes the signals picked up by the network (A) of antennas.

Receiver (1) according to the preceding claim, comprising a plurality of reception channels (channel 1, ..., channel N) each connecting an antenna of the network (A) to the dynamic weighting device (14), at least one of the channels receiver comprising a radio frequency module (RF module) configured to select a useful frequency band in the signal picked up by an antenna of the network (A).

16. Receiver (1) according to one of claims 14 and 15, wherein at least one of the reception channels comprises an analog signal converter to digital signals.

The receiver (1) according to one of claims 14 to 16, further comprising an attitude sensor (2) configured to produce the attitude data by means of sensors.

18. Flying carrier (P) comprising: • a body (C) capable of being rotated about an axis (R) during the flight of the carrier, • a receiver (1) of satellite signals according to one of Claims 14 to 17, the receiver antennas being arranged on a circumference of the body about this axis.

19. Flying carrier according to the preceding claim, wherein the carrier is a missile.