WO2021064324A1 - Procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d'un signal acquis bruité - Google Patents

Procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d'un signal acquis bruité Download PDF

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WO2021064324A1
WO2021064324A1 PCT/FR2020/051709 FR2020051709W WO2021064324A1 WO 2021064324 A1 WO2021064324 A1 WO 2021064324A1 FR 2020051709 W FR2020051709 W FR 2020051709W WO 2021064324 A1 WO2021064324 A1 WO 2021064324A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
sub
noisy
bands
scale
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/051709
Other languages
English (en)
Inventor
François-Xavier MARMET
Thierry Robert
Patrice Michel
Nabil Jardak
Original Assignee
Centre National d'Études Spatiales
M3 Systems
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National d'Études Spatiales, M3 Systems filed Critical Centre National d'Études Spatiales
Publication of WO2021064324A1 publication Critical patent/WO2021064324A1/fr

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/22—Multipath-related issues

Definitions

  • TITLE Method of reducing errors related to multipaths of a noisy acquired signal Field of the invention
  • the present invention relates to the field of the reduction of errors linked to the multipaths of a noisy acquired signal and more particularly of a noisy acquired signal comprising a known signature such as is the case in GNSS applications for example.
  • a multi-path effect in a GNSS receiver which is designed to receive different signals from a GNSS satellite and comprises a parameter determined from the signals directly received with a known signature.
  • the identification consists in receiving at least two signals independent of each other, in determining a current parameter from at least the first and second signals, in evaluating the parameter against the known signature; and identifying a multi-path effect when the parameter exhibits a deviation which diverges from the predefined set point value.
  • the object of the present invention is to resolve all or part of the drawbacks mentioned above.
  • the present invention relates to a method of reducing errors linked to the multipaths of a noisy acquired signal comprising the following steps: at. a step of receiving a noisy signal comprising a direct signal comprising a known signature; b. a step of decomposing the noisy signal on a set of scales going up to a scale j + J on a basis of decomposition wavelets so as to obtain for each base of decomposition wavelets at the scale j + J a noisy signal sub-band; vs.
  • the reconstructed signal corresponds to the noisy signal in a less noisy form.
  • the decomposition of the noisy signal into subbands makes it possible to isolate the singularities of the signal and facilitate access to information.
  • the step of constructing an expected signal comprises a step of decomposing a pattern corresponding to the signature of the noisy signal into wavelets.
  • the step of constructing an expected signal comprises a step of interpolation of the subbands obtained during the decomposition of the known signature.
  • a step of estimating the similarity between the reconstructed signal and the expected signal allows an estimate of the direct signal to be more robust.
  • the construction step can be carried out in parallel or before the steps of receiving a noisy signal, of decomposing said signal, of reconstructing the reconstructed signal and of estimating the similarity.
  • the step of estimating the similarity is an intercorrelation step.
  • the noisy signal is a signal from a satellite positioning system.
  • the direct signal is the signal propagating directly from the transmitter to the receiver without encountering any obstacle.
  • the direct signal is also called line-of-sight (LOS) in the English language.
  • steps a) to e) are performed several times in order to perform step f) of estimating the direct signal using the best results of the steps for estimating the similarity.
  • the noisy signal comprises a plurality of known signatures.
  • J is a non-zero natural number.
  • j is a natural number.
  • the combination of sub-bands at the selected j + J scale is selected using a predefined set of sub-bands.
  • such an arrangement makes it possible to reduce the computational load and thus to obtain a faster and more energy-efficient selection.
  • a predefined set of sub-bands is a set of elements making it possible to designate sub-bands.
  • the predefined set of sub-bands is formed prior to the reconstruction step.
  • such an arrangement makes it possible to obtain a predefined set of subbands suitable for estimating the expected signal.
  • such an arrangement makes it possible to obtain a predefined set of subbands representative of the known signature.
  • the predefined set of sub-bands comprises the set of the best combinations of sub-bands to allow reconstruction of the reconstructed signal.
  • such an arrangement makes it possible to obtain a reconstruction of a signal reconstructed in a more robust form.
  • the predefined set of selected sub-bands is determined by comparison of the results of steps estimation of the similarity of the reconstructed signal with the expected signal on the scale j using an energy criterion.
  • the energy criterion used is the Teager-Kaiser energy operator.
  • the step of decomposing the signal into sub-bands comprises a first step of projecting the noisy signal onto a first decomposition wavelet base so as to obtain a first sub-band and a second projection step. noisy signal on a second decomposition wavelet basis in order to obtain a second sub-band.
  • such a decomposition makes it possible to reduce the noise present on the signal by spreading said noise over two sub-bands.
  • the step of decomposing the signal into subbands comprises successive decomposition steps as previously described applied to the subbands so as to obtain subbands of higher scale.
  • a j + 1 scale sub-band is a sub-band resulting from the decomposition of a j-scale sub-band.
  • the wavelet bases are chosen as a function of the known signature.
  • the wavelet bases are unique for each scale.
  • the step of decomposing the noisy signal comprises successive steps of decomposing the sub-bands previously obtained so as to obtain sub-bands of scales greater than the first sub-band and second sub-bands.
  • such an arrangement makes it possible to obtain 2j wavelets with j the decomposition scale.
  • the larger the decomposition scale the greater the number of sub-bands.
  • a large number of sub-bands makes it possible to isolate the singularities of the signal and facilitate access to information, even in the case of a low signal-to-noise ratio.
  • the direct sum of the sub-bands at a given scale makes it possible to reconstruct the reconstructed signal.
  • harmful samples can be added upstream and downstream of the noisy signal received in order to avoid any loss of information during the decomposition of the noisy signal.
  • any filter having a transient regime the addition of harmful samples makes it possible to integrate said transient regime.
  • the reconstruction wavelet bases are orthogonal with the decomposition wavelet bases for the same scale and the same sub-band.
  • the step of reconstructing the reconstructed signal comprises a step of interpolating the reconstructed signal.
  • an interpolation step makes it possible to obtain a more robust reconstructed signal by adding information.
  • interpolation makes it possible to add redundancy and therefore information.
  • the step of constructing the expected signal comprises a step of interpolation of the expected signal.
  • an interpolation step makes it possible to obtain a more robust reconstructed signal by adding information.
  • interpolation makes it possible to add redundancy and therefore information.
  • the step of estimating the direct signal consists in identifying the highest signal amplitude among several reconstructed signals.
  • the step of estimating the direct signal comprises a preliminary step of producing a statistical average from several reconstructed signals resulting from the reconstruction step.
  • such an arrangement makes it possible to isolate the best results.
  • FIG. 1 shows a programming flowchart in accordance with the present invention
  • FIG. 2 shows an example of a function of scales and wavelets according to the present invention
  • FIG. 3 shows an example of decomposition of a signal into wavelets in accordance with the present invention.
  • FIG. 1 represents a flowchart for programming a method for reducing the errors linked to the multipaths of a noisy acquired signal comprising a step of receiving a noisy signal comprising a direct signal comprising a known signature.
  • said noisy acquired signal is a signal from a satellite positioning system.
  • the method described is also applicable in order to reduce the errors associated with multipaths in the case where the noisy signal does not include a known signature but a plurality of known signatures.
  • the method comprises a step 14 of decomposing the noisy signal, represented at scale j, on a set of scales, comprising decomposition scales 60 and reconstruction scales 61, going up to a scale j + J on a scale.
  • decomposition wavelet base 62 so as to obtain for each decomposition wavelet base 62 on the j + J scale a sub-band 52 of the noisy signal.
  • J is a non-zero natural number and j is a natural number.
  • the decomposition of the noisy signal into subbands makes it possible to isolate the singularities of the signal and facilitate access to information.
  • the step 14 of decomposing the signal into sub-bands 52 comprises a first step of projecting the noisy signal onto a first decomposition wavelet base so as to obtain a first sub-band and a second step of projecting the noisy signal onto a first decomposition wavelet base. a second decomposition wavelet base in order to obtain a second sub-band.
  • a decomposition makes it possible to reduce the noise present on the signal by spreading said noise over two sub-bands.
  • the step 14 of decomposing the signal into subbands comprises successive decomposition steps as described above applied to the subbands so as to obtain subbands of higher scale.
  • a j + 1 scale sub-band is a sub-band resulting from the decomposition of a j-scale sub-band.
  • the wavelet bases are chosen based on the known signature and are unique for each scale.
  • the method comprises a step of loading a library 12 of pointers corresponding to the sub-bands of interest.
  • the subbands of interest are on the j + J scale.
  • the step 14 of decomposition of the noisy signal comprises successive steps of decomposition of the sub-bands 52 previously obtained from so as to obtain sub-bands 52 of scales greater than the first sub-band and second sub-bands.
  • such an arrangement makes it possible to obtain 2 j wavelets with j the decomposition scale.
  • the larger the decomposition scale the greater the number of sub-bands 52.
  • a large number of sub-bands 52 makes it possible to isolate the singularities of the signal and facilitates access to information, including in the case of a low signal-to-noise ratio.
  • the direct sum of the sub-bands 52 at a given scale makes it possible to reconstruct the reconstructed signal 50, as represented in FIG. 3.
  • harmful samples are added upstream and downstream of the signal. noisy received in order to avoid any loss of information during the stages of decomposition 14 of the noisy signal.
  • any filter having a transient regime the addition of harmful samples makes it possible to integrate said transient regime.
  • the reconstruction wavelet bases 64 are orthogonal with the decomposition wavelet bases 62 for the same scale and the same sub-band, as shown in FIG. 2.
  • the decomposition scales 60 and the reconstruction scales 61 of the set of scales are orthogonal to each other for the same scale and the same sub-band as shown in FIG. 2. According to one embodiment, it there is a unique reconstruction wavelet base 64 for each j + J scale.
  • the method comprises a step of reconstructing 18 a reconstructed signal 50 on the j scale on a basis of reconstruction wavelets 64 from a combination of sub-bands 52 on the j + J scale selected at the using a predefined set of sub-bands 52 previously formed from the best combinations and sub-bands 52 such that said combination of sub-bands 52 at the selected j + J scale is underlying the sub-bands 52 to l 'scale j obtained in the decomposition step 14.
  • a predefined set of sub-bands 52 is a set of elements making it possible to designate sub-bands 52. According to one embodiment, such an arrangement allows to obtain a predefined set of subbands 52 adapted to the estimation of the expected signal.
  • the predefined set of selected sub-bands 52 is determined by comparing the results of steps for estimating the similarity 40 of the reconstructed signal 50 with the expected signal at scale j using the energy operator by Teager-Kaiser.
  • such an arrangement makes it possible to obtain a predefined set of subbands 52 representative of the known signature.
  • such an arrangement makes it possible to reduce the computational load and thus to obtain a faster and more energy-efficient selection.
  • the reconstructed signal 50 corresponds to the noisy signal in a more robust form.
  • the reconstruction step 18 of the reconstructed signal 50 comprises a step of interpolation of the reconstructed signal 20.
  • An interpolation step makes it possible to obtain a reconstructed signal 50 that is more robust by adding information. Indeed, interpolation makes it possible to add redundancy and therefore information.
  • the method comprises a step of construction 32 of an expected signal by decomposition of the known signature, obtained during a step of generation of the known signature 30, on a set of scales comprising decomposition scales 60 and scales of reconstruction 61 up to scale j on the basis of construction wavelets 62.
  • the construction step 32 is carried out so as to obtain for each base of construction wavelets 62 on scale j a sub-band 52 of the expected signal.
  • the step 32 of constructing an expected signal comprises a step of decomposing a pattern corresponding to the signature of the noisy signal into wavelets and a step of interpolating the subbands obtained during the decomposition of the known signature.
  • the construction step 62 is carried out in parallel or before the steps of reception 10 of a noisy signal, of decomposition 14 of said signal and of reconstruction 18 of the reconstructed signal.
  • the step of construction 32 of the expected signal comprises a step of interpolation of the expected signal 34.
  • An interpolation step makes it possible to obtain a reconstructed signal 50 that is more robust by adding information. Indeed, interpolation makes it possible to add redundancy and therefore information.
  • the method also comprises a step of estimating the similarity 40 of the reconstructed signal 50 on the j scale with the expected signal on the j scale.
  • a step of estimating the similarity, by intercorrelation for example, between the reconstructed signal 50 and the expected signal allows an estimate of the direct signal to be more robust.
  • the direct signal is the signal propagating directly from the transmitter to the receiver without encountering any obstacle.
  • the direct signal is also called line-of-sight (LOS) in the English language.
  • the method finally comprises a step of estimating the direct signal 42 using the result of the step of estimating the similarity 40 by identifying the instant of appearance of the highest signal amplitude among several signals. reconstructions 50.
  • Such an arrangement makes it possible to identify the direct path and to reduce the uncertainty on the instant of arrival of the signal.
  • the step of estimating the direct signal 42 comprises a preliminary step of producing a statistical average from several reconstructed signals 50 from the reconstruction step 18. According to one embodiment, such an arrangement makes it possible to isolate the best results.
  • the steps of receiving 10, decomposing 14, reconstructing 18, constructing and estimating the similarity 40 are repeated 16 several times in order to perform the step of estimating the direct signal 42 using the best results of the results. similarity estimation steps 40.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d'un signal acquis bruité comprenant une étape de réception d'un signal bruité comprenant une signature connue, une étape de décomposition du signal bruité en ondelettes, une étape de reconstruction d'un signal reconstruit à partir d'une combinaison d'ondelettes sélectionnées parmi les ondelettes obtenues à l'étape de décomposition. Le procédé comprend également une étape de construction d'un signal attendu à partir de la signature connue, une étape d'estimation de la similitude du signal reconstruit avec le signal attendu, une étape d'estimation du signal direct à l'aide du résultat de l'étape d'estimation de la similitude.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d'un signal acquis bruité Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte au domaine de la réduction des erreurs liées aux multi-trajets d'un signal acquis bruité et plus particulièrement d'un signal acquis bruité comprenant une signature connue tel que c'est le cas dans les applications GNSS par exemple.
Art antérieur
De manière connue, il est possible d'identifier un effet multi-trajets dans un récepteur GNSS qui est conçu pour recevoir différents signaux d'un satellite GNSS et comprend un paramètre déterminé à partir des signaux directement reçus avec une signature connue. L'identification consiste à recevoir au moins deux signaux indépendants l'un de l'autre, à déterminer un paramètre actuel à partir d'au moins les premier et second signaux, à évaluer le paramètre par rapport à la signature connue; et à identifier un effet multi-chemins lorsque le paramètre présente un écart qui diverge de la valeur de consigne prédéfinie.
Le document WO2016135205A3 décrit un tel procédé.
Toutefois, ces solutions ne donnent pas une entière satisfaction.
En effet, un tel fonctionnement n'est applicable que dans la mesure où les deux signaux reçus ont un rapport signal à bruit élevé.
De plus, un tel procédé nécessite une charge calculatoire importante puisque les signaux reçus doivent être comparés deux à deux afin d'isoler le trajet direct.
La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus.
Exposé de l'invention
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d'un signal acquis bruité comprenant les étapes suivantes : a. une étape de réception d'un signal bruité comprenant un signal direct comprenant une signature connue ; b. une étape de décomposition du signal bruité sur un ensemble d'échelles allant jusqu'à une échelle j+J sur une base d'ondelettes de décomposition de façon à obtenir pour chaque base d'ondelettes de décomposition à l'échelle j+J une sous-bande du signal bruité ; c. une étape de reconstruction d'un signal reconstruit à l'échelle j sur une base d'ondelettes de reconstruction à partir d'une combinaison de sous-bandes à l'échelle j+J sélectionnée telle que ladite combinaison de sous-bandes à l'échelle j+J sélectionnée est sous-jacente aux sous-bandes à l'échelle j obtenues à l'étape de décomposition ; d. une étape de construction d'un signal attendu par décomposition de la signature connue sur un ensemble d'échelles allant jusqu'à l'échelle j sur la base d'ondelettes de construction de façon à obtenir pour chaque base d'ondelettes de construction à l'échelle j une sous-bande du signal attendu ; e. une étape d'estimation de la similitude du signal reconstruit à l'échelle j avec le signal attendu à l'échelle j ; et f. une étape d'estimation du signal direct à l'aide du résultat de l'étape d'estimation de la similitude.
Selon un mode de réalisation, le signal reconstruit correspond au signal bruité en une forme moins bruitée.
Selon un mode de réalisation, la décomposition du signal bruité en sous bandes permet d'isoler les singularités du signal et facilite l'accès à l'information.
Selon un mode de réalisation, l'étape de construction d'un signal attendu comprend une étape de décomposition d'un motif correspondant à la signature du signal bruité en ondelettes.
Selon un mode de réalisation, l'étape de construction d'un signal attendu comprend une étape d'interpolation des sous bandes obtenues lors de la décomposition de la signature connue.
Selon un avantage, une étape d'estimation de la similitude entre le signal reconstruit et le signal attendu permet une estimation du signal direct plus robuste. Selon un avantage, l'étape de construction peut être réalisée en parallèle ou avant les étapes de de réception d'un signal bruité, de décomposition dudit signal, de reconstruction du signal reconstruit et d'estimation de la similitude.
Selon un mode de réalisation, l'étape d'estimation de la similitude est une étape d'intercorrélation.
Selon un mode de réalisation, le signal bruité est un signal de système de positionnement par satellites.
Au sens de la présente invention, le signal direct est le signal se propageant directement depuis l'émetteur jusqu'au récepteur sans rencontrer d'obstacle. Le signal direct est aussi appelé line-of-sight (LOS) en langue anglaise.
Selon un mode de réalisation, les étapes a) à e) sont réalisées plusieurs fois afin de réaliser l'étape f) d'estimation du signal direct à l'aide des meilleurs résultats des étapes d'estimation de la similitude.
Selon un mode de réalisation, le signal bruité comprend une pluralité de signatures connues.
Au sens de la présente invention, J est un entier naturel non nul.
Au sens de la présente invention, j est un entier naturel.
Selon un mode de réalisation, la combinaison de sous-bandes à l'échelle j+J sélectionnée est sélectionnée à l'aide d'un ensemble prédéfini de sous bandes.
Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet de réduire la charge calculatoire et ainsi obtenir une sélection plus rapide et économe en énergie.
Au sens de la présente invention, un ensemble prédéfini de sous bandes est un ensemble d'éléments permettant de désigner des sous bandes.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble prédéfini de sous bandes est constitué préalablement à l'étape de reconstruction.
Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'obtenir un ensemble prédéfini de sous bandes adapté à l'estimation du signal attendu.
Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'obtenir un ensemble prédéfini de sous bandes représentatif de la signature connue.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble prédéfini de sous bandes comprend l'ensemble des meilleures combinaisons de sous bandes pour permettre la reconstruction du signal reconstruit.
Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'obtenir une reconstruction d'un signal reconstruit en une forme plus robuste.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble prédéfini de sous- bandes sélectionnées est déterminé par comparaison de résultats d'étapes d'estimation de la similitude du signal reconstruit avec le signal attendu à l'échelle j à l'aide d'un critère énergétique.
Selon un mode de réalisation le critère énergétique utilisé est l'opérateur d'énergie de Teager-Kaiser.
Selon un mode de réalisation, l'étape de décomposition du signal en sous- bandes comprend une première étape de projection du signal bruité sur une première base d'ondelettes de décomposition de manière à obtenir une première sous-bande et une deuxième étape de projection du signal bruité sur une deuxième base d'ondelettes de décomposition afin d'obtenir une deuxième sous-bande.
Selon un avantage, une telle décomposition permet de diminuer le bruit présent sur le signal par étalement dudit bruit sur deux sous-bandes.
Selon un mode de réalisation, l'étape de décomposition du signal en sous bandes comprend des étapes successives de décomposition telles que précédemment décrites appliquées aux sous bandes de manière à obtenir des sous bandes d'échelle supérieure.
Au sens de la présente invention, une sous-bande d'échelle j+1 est une sous-bande issue de la décomposition d'une sous-bande à échelle j.
Selon un mode de réalisation, les bases d'ondelettes sont choisies en fonction de la signature connue.
Selon un mode de réalisation, les bases d'ondelettes sont uniques pour chaque échelle.
Selon un mode de réalisation, l'étape de décomposition du signal bruité comprend des étapes successives de décomposition des sous-bandes précédemment obtenues de manière à obtenir des sous-bandes d'échelles supérieures à la première sous-bande et deuxième sous-bandes.
Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'obtenir 2j ondelettes avec j l'échelle de décomposition. Plus l'échelle de décomposition est grande et plus le nombre de sous-bandes est important. Un grand nombre de sous- bandes permet d'isoler les singularités du signal et facilite l'accès à l'information y compris dans le cas d'un faible rapport signal sur bruit.
Selon un avantage, la somme directe des sous-bandes à une échelle donnée permet de reconstruire le signal reconstruit.
Selon un mode de réalisation, des échantillons nuis peuvent être ajoutés en amont et en aval du signal bruité réceptionné afin d'éviter toute perte d'informations lors des décompositions du signal bruité. En effet, tout filtre ayant un régime transitoire, l'ajout d'échantillons nuis permet d'intégrer ledit régime transitoire. Selon un mode de réalisation, les bases d'ondelettes de reconstruction sont orthogonales avec les bases d'ondelettes de décomposition pour une même échelle et une même sous-bande.
Selon un mode de réalisation, il existe une base d'ondelettes de reconstruction unique pour chaque ordre j+J.
Selon un mode de réalisation, l'étape de reconstruction du signal reconstruit comprend une étape d'interpolation du signal reconstruit.
Selon un avantage, une étape d'interpolation permet d'obtenir un signal reconstruit plus robuste par ajout d'informations. En effet, l'interpolation permet d'ajouter de la redondance et donc de l'information.
Selon un mode de réalisation, l'étape de construction du signal attendu comprend une étape d'interpolation du signal attendu.
Selon un avantage, une étape d'interpolation permet d'obtenir un signal reconstruit plus robuste par ajout d'informations. En effet, l'interpolation permet d'ajouter de la redondance et donc de l'information.
Selon un mode de réalisation, l'étape d'estimation du signal direct consiste à identifier l'amplitude du signal la plus élevée parmi plusieurs signaux reconstruits.
Une telle disposition permet d'identifier le trajet direct et de réduire l'incertitude sur l'instant d'arrivée du signal.
Selon un mode de réalisation, l'étape d'estimation du signal direct comprend une étape préliminaire de réalisation d'une moyenne statistique à partir de plusieurs signaux reconstruits issus de l'étape de reconstruction.
Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'isoler les meilleurs résultats.
Les différents aspects définis ci-dessus non incompatibles peuvent être combinés.
Brève description des fleures L'invention sera encore mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard des dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1] représente un organigramme de programmation conformément à la présente invention ;
[Fig. 2] représente un exemple de fonction d'échelles et d'ondelettes conformément à la présente invention; et [Fig. 3] représente un exemple de décomposition d'un signal en ondelettes conformément à la présente invention.
Description en référence aux figures
La figure 1 représente un organigramme de programmation d'un procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d'un signal acquis bruité comprenant une étape de réception 10 d'un signal bruité comprenant un signal direct comprenant une signature connue. Dans le cas d'espèce, ledit signal acquis bruité est un signal de système de positionnement par satellites. Le procédé décrit est également applicable afin de réduire les erreurs liées aux multi-trajets dans le cas où le signal bruité ne comprend pas une signature connue mais une pluralité de signatures connues.
Le procédé comprend une étape de décomposition 14 du signal bruité, représenté à l'échelle j, sur un ensemble d'échelles, comprenant des échelles de décomposition 60 et des échelles de reconstruction 61, allant jusqu'à une échelle j+J sur une base d'ondelettes de décomposition 62 de façon à obtenir pour chaque base d'ondelettes de décomposition 62 à l'échelle j+J une sous-bande 52 du signal bruité. J est un entier naturel non nul et j est un entier naturel. La décomposition du signal bruité en sous bandes permet d'isoler les singularités du signal et facilite l'accès à l'information. L'étape de décomposition 14 du signal en sous-bandes 52 comprend une première étape de projection du signal bruité sur une première base d'ondelettes de décomposition de manière à obtenir une première sous-bande et une deuxième étape de projection du signal bruité sur une deuxième base d'ondelettes de décomposition afin d'obtenir une deuxième sous-bande. Une telle décomposition permet de diminuer le bruit présent sur le signal par étalement dudit bruit sur deux sous-bandes. Selon un mode de réalisation, l'étape de décomposition 14 du signal en sous bandes comprend des étapes successives de décomposition telles que précédemment décrites appliquées aux sous bandes de manière à obtenir des sous bandes d'échelle supérieure. Au sens de la présente invention, une sous-bande d'échelle j+1 est une sous-bande issue de la décomposition d'une sous-bande à échelle j. Les bases d'ondelettes sont choisies en fonction de la signature connue et sont uniques pour chaque échelle.
Le procédé comprend une étape de chargement d'une bibliothèque 12 de pointeurs correspondants aux sous-bandes présentant un intérêt. Les sous bandes ayant un intérêt sont à l'échelle j+J.
L'étape de décomposition 14 du signal bruité comprend des étapes successives de décomposition des sous-bandes 52 précédemment obtenues de manière à obtenir des sous-bandes 52 d'échelles supérieures à la première sous-bande et deuxième sous-bandes. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'obtenir 2j ondelettes avec j l'échelle de décomposition. Plus l'échelle de décomposition est grande et plus le nombre de sous-bandes 52 est important. Un grand nombre de sous-bandes 52 permet d'isoler les singularités du signal et facilite l'accès à l'information y compris dans le cas d'un faible rapport signal sur bruit. Selon un avantage, la somme directe des sous-bandes 52 à une échelle donnée permet de reconstruire le signal reconstruit 50, tel que représenté sur la figure 3. Selon un mode de réalisation, des échantillons nuis sont ajoutés en amont et en aval du signal bruité réceptionné afin d'éviter toute perte d'informations lors des étapes de décompositions 14 du signal bruité. En effet, tout filtre ayant un régime transitoire, l'ajout d'échantillons nuis permet d'intégrer ledit régime transitoire. Selon un mode de réalisation, les bases d'ondelettes de reconstruction 64 sont orthogonales avec les bases d'ondelettes de décomposition 62 pour une même échelle et une même sous-bande, telle que représentée à la figure 2. Selon un mode de réalisation, les échelles de décomposition 60 et les échelles de reconstruction 61 de l'ensemble d'échelles sont orthogonales les unes avec les autres pour une même échelle et une même sous-bande telle que représentée à la figure 2. Selon un mode de réalisation, il existe une base d'ondelettes de reconstruction 64 unique pour chaque échelle j+J.
Le procédé comprend une étape de reconstruction 18 d'un signal reconstruit 50 à l'échelle j sur une base d'ondelettes de reconstruction 64 à partir d'une combinaison de sous-bandes 52 à l'échelle j+J sélectionnée à l'aide d'un ensemble prédéfini de sous bandes 52 préalablement constitué à partir des meilleures combinaisons et de sous bandes 52 telle que ladite combinaison de sous-bandes 52 à l'échelle j+J sélectionnée est sous-jacente aux sous-bandes 52 à l'échelle j obtenues à l'étape de décomposition 14. Au sens de la présente invention, un ensemble prédéfini de sous bandes 52 est un ensemble d'éléments permettant de désigner des sous bandes 52. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'obtenir un ensemble prédéfini de sous bandes 52 adapté à l'estimation du signal attendu. L'ensemble prédéfini de sous-bandes 52 sélectionnées est déterminé par comparaison de résultats d'étapes d'estimation de la similitude 40 du signal reconstruit 50 avec le signal attendu à l'échelle j à l'aide de l'opérateur d'énergie de Teager-Kaiser.
Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'obtenir un ensemble prédéfini de sous bandes 52 représentatif de la signature connue.
Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet de réduire la charge calculatoire et ainsi obtenir une sélection plus rapide et économe en énergie. Selon un mode de réalisation, le signal reconstruit 50 correspond au signal bruité en une forme plus robuste.
L'étape de reconstruction 18 du signal reconstruit 50 comprend une étape d'interpolation du signal reconstruit 20. Une étape d'interpolation permet d'obtenir un signal reconstruit 50 plus robuste par ajout d'informations. En effet, l'interpolation permet d'ajouter de la redondance et donc de l'information.
Le procédé comprend une étape de construction 32 d'un signal attendu par décomposition de la signature connue, obtenue lors d'une étape de génération de la signature connue 30, sur un ensemble d'échelles comprenant des échelles de décomposition 60 et des échelles de reconstruction 61 allant jusqu'à l'échelle j sur la base d'ondelettes de construction 62. L'étape de construction 32 est réalisée de façon à obtenir pour chaque base d'ondelettes de construction 62 à l'échelle j une sous- bande 52 du signal attendu. L'étape de construction 32 d'un signal attendu comprend une étape de décomposition d'un motif correspondant à la signature du signal bruité en ondelettes et une étape d'interpolation des sous bandes obtenues lors de la décomposition de la signature connue. L'étape de construction 62 est réalisée en parallèle ou avant les étapes de de réception 10 d'un signal bruité, de décomposition 14 dudit signal et de reconstruction 18 du signal reconstruit.
L'étape de construction 32 du signal attendu comprend une étape d'interpolation du signal attendu 34. Une étape d'interpolation permet d'obtenir un signal reconstruit 50 plus robuste par ajout d'informations. En effet, l'interpolation permet d'ajouter de la redondance et donc de l'information.
Le procédé comprend également une étape d'estimation de la similitude 40 du signal reconstruit 50 à l'échelle j avec le signal attendu à l'échelle j. Une étape d'estimation de la similitude, par intercorrélation par exemple, entre le signal reconstruit 50 et le signal attendu permet une estimation du signal direct plus robuste. Le signal direct est le signal se propageant directement depuis l'émetteur jusqu'au récepteur sans rencontrer d'obstacle. Le signal direct est aussi appelé line-of-sight (LOS) en langue anglaise.
Le procédé comprend enfin une étape d'estimation du signal direct 42 à l'aide du résultat de l'étape d'estimation de la similitude 40 en identifiant l'instant d'apparition de l'amplitude du signal la plus élevée parmi plusieurs signaux reconstruits 50. Une telle disposition permet d'identifier le trajet direct et de réduire l'incertitude sur l'instant d'arrivée du signal.
L'étape d'estimation du signal direct 42 comprend une étape préliminaire de réalisation d'une moyenne statistique à partir de plusieurs signaux reconstruits 50 issus de l'étape de reconstruction 18. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d'isoler les meilleurs résultats.
Les étapes de réception 10, de décomposition 14, de reconstruction 18, de construction et d'estimation de la similitude 40 sont répétées 16 plusieurs fois afin de réaliser l'étape d'estimation du signal direct 42 à l'aide des meilleurs résultats des étapes d'estimation de la similitude 40.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-avant, mais en couvre au contraire toutes les variantes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d'un signal acquis bruité comprenant les étapes suivantes : a. une étape de réception (10) d'un signal bruité comprenant un signal direct comprenant une signature connue ; b. une étape de décomposition (14) du signal bruité sur un ensemble d'échelles allant jusqu'à une échelle j+J sur une base d'ondelettes de décomposition (62) de façon à obtenir pour chaque base d'ondelettes de décomposition (62) à l'échelle j+J une sous-bande (52) du signal bruité ; c. une étape de reconstruction (18) d'un signal reconstruit (50) à l'échelle j sur une base d'ondelettes de reconstruction (64) à partir d'une combinaison de sous-bandes (52) à l'échelle j+J sélectionnée telle que ladite combinaison de sous- bandes (52) à l'échelle j+J sélectionnée est sous-jacente aux sous-bandes (52) à l'échelle j obtenues à l'étape de décomposition (14) ; d. une étape de construction (32) d'un signal attendu par décomposition de la signature connue sur un ensemble d'échelles allant jusqu'à l'échelle j sur la base d'ondelettes de construction (62) de façon à obtenir pour chaque base d'ondelettes de construction (62) à l'échelle j une sous- bande (52) du signal attendu ; e. une étape d'estimation de la similitude (40) du signal reconstruit (50) à l'échelle j avec le signal attendu à l'échelle j ; et f. une étape d'estimation du signal direct (42) à l'aide du résultat de l'étape d'estimation de la similitude (40).
2. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon la revendication 1, dans lequel la combinaison de sous-bandes (52) à l'échelle j+J sélectionnée est sélectionnée à l'aide d'un ensemble prédéfini de sous bandes (52).
3. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon la revendication 2, dans lequel l'ensemble prédéfini de sous bandes (52) est constitué préalablement à l'étape de reconstruction (18).
4. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel l'ensemble prédéfini de sous bandes (52) comprend l'ensemble des meilleures combinaisons de sous bandes (52) pour permettre la reconstruction du signal reconstruit (50).
5. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l'ensemble prédéfini de sous- bandes (52) sélectionnées est déterminé par comparaison de résultats d'étapes d'estimation de la similitude (40) du signal reconstruit (50) avec le signal attendu à l'échelle j à l'aide d'un critère énergétique.
6. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape de décomposition (14) du signal en sous-bandes (52) comprend une première étape de projection du signal bruité sur une première base d'ondelettes de décomposition de manière à obtenir une première sous-bande et une deuxième étape de projection du signal bruité sur une deuxième base d'ondelettes de décomposition afin d'obtenir une deuxième sous- bande.
7. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon la revendication 6, dans lequel l'étape de décomposition (14) du signal bruité comprend des étapes successives de décomposition des sous-bandes (52) précédemment obtenues de manière à obtenir des sous-bandes (52) d'échelles supérieures à la première sous-bande et deuxième sous-bandes.
8. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape de reconstruction (18) du signal reconstruit (50) comprend une étape d'interpolation du signal reconstruit (20).
9. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape de construction (32) du signal attendu comprend une étape d'interpolation du signal attendu (34).
10. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'étape d'estimation du signal direct (42) consiste à identifier l'amplitude du signal la plus élevée parmi plusieurs signaux reconstruits (50).
11. Procédé de réduction des erreurs d'un signal acquis bruité selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l'étape d'estimation du signal direct (42) comprend une étape préliminaire de réalisation d'une moyenne statistique à partir de plusieurs signaux reconstruits (50) issus de l'étape de reconstruction (18).
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