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WO2010076501A1 - Système et procédé de détermination de la position d'un récepteur, et récepteur associé - Google Patents

Système et procédé de détermination de la position d'un récepteur, et récepteur associé Download PDF

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Publication number
WO2010076501A1
WO2010076501A1 PCT/FR2009/052567 FR2009052567W WO2010076501A1 WO 2010076501 A1 WO2010076501 A1 WO 2010076501A1 FR 2009052567 W FR2009052567 W FR 2009052567W WO 2010076501 A1 WO2010076501 A1 WO 2010076501A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
replica
advance
receiver
code
signal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2009/052567
Other languages
English (en)
Inventor
Nabil Jardak
Nel Samama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut Mines Telecom IMT
Original Assignee
Institut Telecom
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 Institut Telecom filed Critical Institut Telecom
Publication of WO2010076501A1 publication Critical patent/WO2010076501A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

  • the present invention relates to a system and method for determining the position of a receiver, as well as the associated receiver.
  • GPS Global Positioning System
  • This GPS system includes about thirty satellites that emit electromagnetic signals at all times.
  • a receiver of a GPS system picks up the signals emitted by at least four satellites and can, by calculating the propagation time of these signals between the satellites and him, and by multiplying them by the celerity of the signal, to know its distance compared to these and, by trilateration, situate precisely its position in three dimensions.
  • the present invention aims to provide a receiver capable of determining a precise position of the receiver, even in the presence of reflected paths (or multiple paths).
  • the subject of the invention is a receiver of a system for determining at least one positioning information of said receiver, the system comprising at least one signal generator, called a code, composed of a pseudo sequence. -random snatches, the receiver comprising:
  • point replica means for generating a signal identical to the code
  • time offset means of the point replica of a first non-zero duration for generating a first replica in advance characterized in that the time shift means are adapted to shift the point replica of a second non-zero duration and a third non-zero duration to generate a second replica in advance and respectively a third replica in advance, the first, the second second and third durations being different, and in that the receiver further comprises:
  • a code discriminator adapted to determine the phase difference between the first replica in advance and the code received from said second replica in advance and third replica in advance;
  • the receiver comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in combination:
  • said second replica in advance and third replica in advance are in the range [-1- ⁇ ; -1 + ⁇ / 2] chip, the duration ⁇ being the spacing between the second replica in advance and the third replica in advance;
  • the second duration is between -1- ⁇ chip and -1- ⁇ / 2 chip, the duration ⁇ being the spacing between the second replica in advance and the third replica in advance;
  • the third duration is between -1 chip and -1 + ⁇ / 2 chip, the duration ⁇ being the spacing between the second replica in advance and the third replica in advance;
  • the code discriminator is able to determine the phase shift by subtracting the second replica in advance from the third replica in advance;
  • the time shift means are suitable for generating a delayed replica offset with respect to the point replica of a duration comprised between 0 bits and ⁇ / 2 bits.
  • the output signal of the discriminator is normalized according to the late replica, the second replica in advance and the third replica in advance;
  • the code comprises an in-phase component and a quadrature-phase component
  • the code discriminator is able to determine the phase difference between the first replica in advance and the code received from the following relation:
  • D 1 is the discriminator output of the code loop
  • IVE 1 is a correlation function between the second replica in advance and the in-phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • QVE 1 is a correlation function between the second replica in advance and the quadrature component of the demodulated received signal of its carrier;
  • IE 1 is a correlation function between the third replica in advance and the in-phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • QE 1 is a correlation function between the third replica in advance and the quadrature phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • IL 1 is a correlation function between the second delayed replica and the in-phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • QL 1 is a correlation function between the second delayed replica and the quadrature phase component of the demodulated received signal of its carrier; the receiver comprises a first servocontrol loop of the code received at the determined phase shift, and the first servocontrol loop is a first order delay lock loop;
  • the code is modulated by a carrier, and the receiver comprises a second servo-control loop from the carrier to the first late replica;
  • the code is a GPS code.
  • the invention also relates to a system for determining at least one positioning information of a receiver, the system comprising at least one generator of a signal called code composed of a pseudo-random sequence of chips, characterized in that the system further comprises a receiver as described above.
  • the subject of the invention is also a method for determining at least one positioning information of a receiver belonging to a system comprising at least one generator of a signal called code composed of a pseudo-random sequence of bits , the method comprising the following steps performed by the receiver:
  • the method further comprises the following steps: determining a phase shift between the first replica in advance and the code received from the second replica in advance and the third replica in advance;
  • the time shift step is performed during the code tracking phase.
  • FIG. 1 is a curve representing the output signals of a discriminator as a function of the offset between the point replica and the code received from a standard GPS receiver in the presence of short multipaths;
  • FIG. 2 is a curve representing the output signals of a discriminator as a function of the offset between the point replica and the received code of a standard GPS receiver in the presence of long multipaths;
  • FIG. 3 is a schematic view of the receiver according to the invention.
  • the system for determining at least one positioning information of a receiver comprises satellites belonging to the global navigation satellite system (GPS or GNSS), as well as a receiver.
  • GPS global navigation satellite system
  • GNSS global navigation satellite system
  • each satellite is capable of transmitting an electromagnetic signal consisting of a GPS code signal of C / A type, called code, of period equal to 1 millisecond and generated with a frequency equal to 1.023.
  • the code consists of a pseudo-random sequence of 1023 bits.
  • a chip is equal to 1/1023 ms and is generally referred to as "chip".
  • the output signal of the discriminator of a receiver comprises an invariant point A of coordinates (-1 - ⁇ / 2, 0) chip and this regardless of the length of the multipaths.
  • the signal S1 represents the output signal of the discriminator at the equilibrium point of the loop and in the absence of multiple paths.
  • the signals S2 and S3 represent the output signals of the discriminator at the equilibrium point and when the received signal comprises a signal from a short multiple path, that is to say when the difference between the direct signal and the signal multipath, is less than 0.2 ms.
  • the signals S4 and S5 represent the output signals of the discriminator at the equilibrium point when the received signal comprises a signal coming from a long multipath, that is to say when the difference between the direct signal and the multi-signal -trips is greater than
  • the invariant point (-1- ⁇ / 2, 0) is used to align the phase of the local replica, hereinafter referred to as point replica, on the phase of the direct code in the received signal.
  • the description of the invention includes a theoretical demonstration of the existence of this invariant point, followed by a theoretical and practical description of a receiver adapted to align the phase of the point replica, on the phase of the direct code during the continuation phase of the code.
  • the point replica P is shifted by - ⁇ / 2 chip to generate an E-forward replica. Moreover, the point replica P is shifted by + ⁇ / 2 bits to generate a late replica L.
  • IE is a correlation function between the forward replica, that is, the shifted replica of - ⁇ / 2 chip and the in-phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • QE is a correlation function between the forward replica, that is the shifted replica of - ⁇ / 2 chip, and the quadrature phase component of the demodulated received signal of its carrier
  • - IL is a correlation function between the late replica, that is to say the replica shifted by + ⁇ / 2 chip, and the in-phase component of the demodulated received signal of its carrier
  • QL is a correlation function between the late replica, that is to say the replica shifted by + ⁇ / 2 chip, and the quadrature phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • ⁇ is also the phase of the point replica
  • - ⁇ ° is the transmission delay of the direct path (modulo 1 millisecond);
  • - ⁇ k is the relative delay of the reflected "k" path (having a positive value);
  • - ⁇ is the estimated phase of the local carrier
  • - T is the integration time
  • - - ⁇ 0 is the estimation error of the frequency for the direct path signal
  • N is the number of multipaths
  • R is the normalized autocorrelation function of the received code, that is to say in the present case of the C / A code, denoted C (t), R is given by the following formula: Note that the effect of noise is not taken into account in the definition of equations (7.1) to (7.4).
  • this discriminator has a non-zero output in the interval [-1- ⁇ / 2; 1 + ⁇ / 2] chip.
  • r i represents the delay of the shortest multiple path.
  • the interesting region of the discriminator is then [-1- ⁇ / 2, -1 + ⁇ / 2] chip.
  • the search step on the axis of the code phase is equal to the spacing ⁇
  • the initial tracking error ⁇ is in the interval [- ⁇ / 2, ⁇ / 2] around the direct code phase.
  • the present invention proposes to shift the phase obtained during the acquisition phase by -1 chip: the initial tracking error at the end of the acquisition phase is then in the range [-1- ⁇ / 2, -1 + ⁇ / 2] chip and the loop uses the right part of the invariant point of the discriminator.
  • the output of the discriminator of a conventional receiver (7.19) is negative whatever the multipath, so that to reach the invariant point by placing itself in this interval, the discriminator of a conventional receiver given by (7.6) must be reversed. Consequently, the discriminator according to the invention D is equal to the opposite of the discriminator of a conventional receiver;
  • This standardization is not suitable for the definition field of the discriminator D, according to the invention.
  • the present invention proposes to standardize the new discriminator according to the invention D, defined by equation (7.20) by the following formula:
  • - IVEj is a correlation function between a replica in advance with respect to the point replica P of a duration between -1- ⁇ chip and -1- ⁇ / 2 chip, said replica being called second replica in advance VE, and the phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • QVE 1 is a correlation function between said second forward replica VE 1 and the quadrature phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • IE 1 is a correlation function between a replica in advance with respect to the point replica P of a duration between -1 chip and -1 + ⁇ / 2 chips, said replica being called the third replica in advance E 1 and the phase component of the demodulated received signal of its carrier;
  • IL 1 is a correlation function between a late replica with respect to the point replica of a duration between +1 chip and 1 + ⁇ / 2 chip, called late replica and the in-phase component of the received signal demodulated from his carrier;
  • QL is a correlation function between the delay replica and the quadrature phase component of the demodulated received signal of its carrier.
  • receiver 2 is standardized according to the formula (7.23). It is able to search for the zero at the point invariant (0, 0) chip during the acquisition phase and to search for the zero at the invariant point (-1- ⁇ / 2.0) chip during the tracking phase .
  • receiver 2 comprises receiving means
  • the reception means 22 are able to receive the signals generated by a satellite.
  • the pretreatment means 23 comprise a down converter
  • RF-IF 26 connected to the reception means 22 and the clock 24, and an analog-digital converter 27 connected to the down converter 26.
  • the down-converter 26 is able to convert the frequency of the carrier of the signal received by the receiver 2 from a radio frequency to an intermediate frequency.
  • the receiver 2 is able to demodulate the carrier of the received signal and to synchronize the locally generated C / A code with the C / A code of the received signal to determine the propagation time of the signal.
  • the receiver 2 comprises a carrier loop 53 for demodulating the signal and for determining the propagation time by measuring the phase difference between the carrier generated locally and the carrier of the electromagnetic signal coming from the satellite, and a code loop. making it possible to measure this propagation time more easily by measuring the phase difference between the code generated locally and the C / A code of the electromagnetic signal coming from the satellite.
  • the receiver 2 comprises a generator 29 connected to the clock 24 as well as a first 30 and a second 31 mixers connected to the generator 29 and the converter 27.
  • the generator 29 generates on an output 29A a phase quadrature component Q (cosine) and on an output 29B a component in phase I (sine) of a signal which is a replica at the intermediate frequency of the signal emitted by the satellite.
  • the generator 29 comprises means 29C for adjusting the phase of the signal it generates.
  • Mixers 30 and 31 are adapted to demodulate the received signal.
  • the receiver 2 comprises a generator 35 connected to the clock 24, and a time shift register 36 connected at the input to the generator 35.
  • the generator 35 is able to generate a signal identical to the signal modulating the carrier of the RF signal produced by the satellite.
  • This modulating signal is generally called point replica.
  • the replica is a C / A code.
  • the generator 35 comprises calculation means 35B of the distance d between the receiver 2 and the satellite from the phase difference between the signal received and the signal generated by the receiver 2, and means 35C for adjusting the phase of the replica punctual from said same phase shift.
  • the register 36 is able to shift the point replica of an adjustable duration.
  • the register 36 is able to generate an E replica in advance by an output 36A, a point replica P by an output 36B and a delay replica L by an output 36C.
  • the replica in advance E is shifted by the duration - ⁇ / 2 with respect to the point replica P.
  • the late replica R is shifted by the duration ⁇ / 2 with respect to the point replica P.
  • the register 36 is able to generate a first replica in advance VE by the output 36A, a second replica in advance E by the output 36C, and a late replica L by the output 36B.
  • the register 36 is able to shift the point replica P of a first non-zero duration between and (-1- ⁇ / 2) chip and -1 chip, and preferably equal to -1 chip, to generate a first replica in advance PD 1 .
  • the second replica in advance VE 1 and the third replica in advance E 1 are spaced from the duration ⁇ .
  • ⁇ is for example equal to 1 chip.
  • the first replica in advance PD is between the second replica in advance VE, and the third replica in advance E ,.
  • the receiver 2 comprises a correlator 38 connected to the output of the mixer 31 and the output 36C of the register 36, and a correlator 40 connected to the output of the mixer 30 and the output 36C of the register 36.
  • these correlators 38, 40 are able to perform a correlation function between the point replica P and the Q and I components of the received and demodulated signal of its carrier.
  • these correlators 38, 40 are capable of performing a correlation function between the delayed replica L 1 and the Q and I components of the received and demodulated signal of its carrier.
  • the receiver 2 further comprises a carrier discriminator 50 connected to the output of the correlators 38 and 40, and a filter 52 input connected to the output of the carrier discriminator 50 and output to the adjustment means 29C of the generator.
  • the carrier discriminator 50 is able to determine the phase difference between the phase of the local carrier and the phase of the received signal by using the signals coming out of the correlators 38 and 40.
  • the carrier discriminator 50 is capable of providing this phase shift to the adjustment means 29C so as to temporally slave the phase of the local carrier to the phase of the signal received in a first capture range.
  • This first capture range is between - ⁇ / 2 and + ⁇ / 2.
  • the filter 52 is able to filter the phase shift to minimize the effect of the thermal noise on the phase and transform the phase into a frequency that drives the adjustment means 29C.
  • the generator 29, the adjustment means 29C, the mixers 30, 31, the correlators 38, 40, the carrier discriminator 50 and the filter 52 form the control loop 53 of the phase of the carrier generated locally at the carrier of the signal produced by the satellite.
  • This servocontrol loop 53 makes it possible to synchronize the phase of the signal produced by the generator 29 with the phase of the carrier of the signal produced by the satellite. It is called the carrier loop.
  • the carrier loop 53 is adapted to slave the point replica P to the phase of the carrier during the acquisition phase, and the delay replica L 1 to the carrier of the signal produced by the satellite at the during the prosecution phase.
  • the receiver 2 further comprises two correlators 42, 44 connected to the output of the mixer 31 and to the outputs 36A and 36C of the register 36, and two correlators 46, 48 connected to the output of the mixer 30 and the outputs 36A and 36C of the register 36 .
  • the correlators 42, 46 are capable of performing a correlation function between the forward replica E and the Q and I components of the demodulated signal of its carrier, and the correlators 44, 48 are capable of performing a correlation function between the delay replica L and the Q and I components of the demodulated signal.
  • the correlators 42, 46 are capable of performing a correlation function between the second replica in advance.
  • the VE, and the Q and I components of the demodulated signal and, the correlators 44, 48 are capable of performing a correlation function between the third replica in advance
  • the receiver 2 further comprises a code discriminator 56 connected at the input to all the correlators 38, 40, 42, 44, 46 and 48, an amplifier 58 connected to the code discriminator 56, and a summator 60 connected at input to the amplifier 58 and at the output to the adjustment means 35C of the generator 35.
  • the code discriminator 56 is able to look for the phase difference between the code of the locally generated signal and the code of the direct signal, in a second capture range wider than the first capture range.
  • This phase shift is generally expressed in spatial or temporal shift. In the latter case, it is called delay.
  • the discriminator 56 is able to calculate the function (7.21).
  • the code tracking phase and for the code loop are able to calculate the function (7.21).
  • the code discriminator 56 is able to calculate the relation (7.23).
  • the code discriminator 56 is able to determine the phase shift by subtracting the third replica in advance E 1 from the second replica in advance VE 1 .
  • the code discriminator 56 is able to supply its output signal to the adjustment means 35C in order to slave the point replica to the C / A code of the line of sight signal.
  • the gain of amplifier 58 is approximately equal to Bn / 0.25.
  • Bn is the bandwidth of the code loop and is generally less than 5 Hz.
  • the receiver 2 further comprises an amplifier 54 connected at the input to the filter 52 and at the output to the adder 60.
  • the amplifier 54 has a gain equal to 1/1540, that is to say a gain corresponding to the ratio between the frequency of the carrier and the frequency of generation of the code.
  • the adder 60 is capable of summing the phase shift of the code determined by the code discriminator 56 at the phase shift of the carrier determined by the carrier discriminator 50, the latter phase shift being weighted by the gain of the amplifier 54.
  • the adjustment means 35C are adapted to adjust the phase of the point replica using the phase shift from the summator 60, that is to say the phase shift of the code added to the weighted phase shift of the carrier.
  • the generator 35, the adjustment means 35C, the register 36, the correlators 42, 44, 46 and 48, the code discriminator 56, the amplifier 58 and the summator 60 form the control loop 62.
  • This servo loop 62 is a delay locked loop (DLL). It is used to synchronize the phase of the first replica in advance PD 1 to the phase of the received code shifted by -1- ⁇ / 2 flange during a tracking step (in English "tracking") of the signal generated by the satellite. This synchronization is more robust than the synchronization performed by the carrier loop. It is called code loop. Recall that the output signal of the discriminator according to the invention is zero
  • the discriminator according to the invention D 1 uses a first order delay lock loop (DLL) because a second order delay lock loop fluctuates around its equilibrium state before reaching it. therefore approaches his equilibrium point positively and negatively. Which is not desirable here since the left part of the new discriminator is null.
  • the phase-locked loop (PLL) is of higher order (two or three) to follow the dynamics of the signal.
  • the lag replica L of 1 + ⁇ / 2 chips is aligned with the forward code. Therefore, the new point replica is the late replica L.
  • the pseudo-distance (modulo 1 millisecond) is therefore given by the sum of the phase of the code generator and the phase obtained during the acquisition phase minus 1 snatch.
  • the servo-control loop 62 is of order 1 and the servo-control loop 53 is of order 2 or 3.
  • the calculation means 35B are able to determine the distance d between the receiver 2 and the satellite from the phase shift from the summator 60.
  • Means not shown are able to calculate the position of the receiver 2 as a function of the distances between the receiver 2 and the other satellites.
  • the receiver according to the invention makes it possible to determine the phase difference between the point replica and the C / A code of the electromagnetic signal in line of sight, and thus to determine the exact position of the receiver despite the reception of parasitic reflected signals.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

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

Description

Système et procédé de détermination de la position d'un récepteur, et récepteur associé.
La présente invention concerne un système et un procédé de détermination de la position d'un récepteur, ainsi que le récepteur associé.
Le système de positionnement global (de l'anglais « Global Positioning System ») plus connu par son sigle GPS, permet à des personnes munies d'un récepteur de se localiser sur terre, sur mer et dans les airs.
Ce système GPS comprend une trentaine de satellites qui émettent en permanence des signaux électromagnétiques. Un récepteur d'un système GPS capte les signaux émis par au moins quatre satellites et peut, en calculant les temps de propagation de ces signaux entre les satellites et lui, et en les multipliant par la célérité du signal, connaître sa distance par rapport à ceux-ci et, par trilatération, situer précisément sa position en trois dimensions.
Pour mesurer ce temps, il est nécessaire de synchroniser un code généré dans le récepteur au code du signal réceptionné par le récepteur. Lorsque cette condition est remplie, le signal de sortie du discriminateur présente une amplitude nulle.
Lorsque le récepteur se trouve en ville ou dans un canyon, les signaux provenant des satellites sont souvent réfléchis par des éléments du paysage tels que des bâtiments ou des arbres de sorte que le récepteur réceptionne plusieurs composantes du même signal électromagnétique. Ce phénomène est appelé phénomène de trajets multiples.
Or, seule la composante du signal en visibilité directe permet de déterminer la position du récepteur puisque les signaux réfléchis sont représentatifs du trajet satellite-zone de réflexion, zone de réflexion-récepteur.
La présence de trajets multiples distord le signal de sortie du discriminateur de code. Ainsi, la condition selon laquelle le signal de sortie du discriminateur de code passe par zéro lorsque la réplique est synchronisée au code réceptionné n'est plus vraie.
En conséquence, la position calculée par le récepteur GPS en présence de trajets multiples est différente de sa position réelle. Les trajets multiples induisent donc une erreur sur le calcul de la pseudo-distance qui se transforme en une erreur sur la position. La présente invention a pour but de proposer un récepteur apte à déterminer une position précise du récepteur, même en présence de trajets réfléchis (ou trajets multiples).
A cet effet, l'invention a pour objet un récepteur d'un système de détermination d'au moins une information de positionnement dudit récepteur, le système comprenant au moins un générateur d'un signal, appelé code, composé d'une séquence pseudo-aléatoire de bribes, le récepteur comprenant :
- des moyens de réception du code ;
- des moyens de génération d'un signal identique au code, appelé réplique ponctuelle ;
- des moyens de décalage temporel de la réplique ponctuelle d'une première durée non nulle pour générer une première réplique en avance ; caractérisé en ce que les moyens de décalage temporel sont propres à décaler la réplique ponctuelle d'une deuxième durée non nulle et d'une troisième durée non nulle pour générer une deuxième réplique en avance et respectivement une troisième réplique en avance, la première, la deuxième et la troisième durées étant différentes, et en ce que le récepteur comporte en outre :
- un discriminateur de code propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance et le code réceptionné à partir desdites deuxième réplique en avance et troisième réplique en avance ; et
- des moyens de détermination de l'information de positionnement du récepteur à partir du déphasage déterminé.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le récepteur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison :
- lesdits deuxième réplique en avance et troisième réplique en avance sont comprises dans l'intervalle [-1-Δ ; -1 +Δ/2] bribe, la durée Δ étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance et la troisième réplique en avance ;
- la deuxième durée est comprise entre -1-Δ bribe et -1-Δ/2 bribe, la durée Δ étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance et la troisième réplique en avance ; - la troisième durée est comprise entre -1 bribe et -1 +Δ/2 bribe, la durée Δ étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance et la troisième réplique en avance ;
- le discriminateur de code est propre à déterminer le déphasage en retranchant la deuxième réplique en avance à la troisième réplique en avance ;
- les moyens de décalage temporel sont propres à générer une réplique en retard décalée par rapport à la réplique ponctuelle d'une durée compris entre 0 bribe et Δ/2 bribe.
- le signal de sortie du discriminateur est normalisé en fonction de la réplique en retard, de la deuxième réplique en avance et de la troisième réplique en avance ;
- le code comprend une composante en phase et une composante en quadrature de phase, le discriminateur de code est propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance et le code réceptionné à partir de la relation suivante :
JlE1 2 + QEf -JlVEf +QVEf
D, =
JlL2 + QL] + JlEf + QEf + JlVEf + QVEf dans laquelle : . D1 est la sortie du discriminateur de la boucle de code;
. IVE1 est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
. QVE1 est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
. IE1 est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
. QE1 est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; . IL1 est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en retard et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ;
. QL1 est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en retard et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ; - le récepteur comporte une première boucle d'asservissement du code réceptionné au déphasage déterminé, et la première boucle d'asservissement est une boucle à verrouillage de retard d'ordre 1 ;
- le code est modulé par une porteuse, et le récepteur comporte une deuxième boucle d'asservissement de la porteuse à la première réplique en retard ;
- le code est un code GPS.
L'invention a également pour objet un système de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur, le système comportant au moins un générateur d'un signal appelé code composé d'une séquence pseudo- aléatoire de bribes, caractérisé en ce que le système comporte en outre un récepteur tel que décrit ci-dessus.
Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur appartenant à un système comportant au moins un générateur d'un signal appelé code composé d'une séquence pseudo-aléatoire de bribes, le procédé comportant les étapes suivantes réalisées par le récepteur :
- réception du code généré par le générateur ;
- génération d'un signal identique au code, appelé réplique ponctuelle ;
- décalage temporel de la réplique ponctuelle d'une première durée non nulle pour générer une première réplique en avance ; caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de décalage temporel, la réplique ponctuelle est également décalée d'une deuxième durée non nulle et d'une troisième durée non nulle pour générer une deuxième réplique en avance et une troisième réplique en avance ; la première, la deuxième et la troisième durées étant différentes, et en ce que le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - détermination d'un déphasage entre la première réplique en avance et le code réceptionné à partir de la deuxième réplique en avance et de la troisième réplique en avance ; et
- détermination de l'information de positionnement du récepteur à partir du déphasage déterminé.
En variante, l'étape de décalage temporel est réalisée au cours de la phase de poursuite de code.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre indicatif et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une courbe représentant les signaux de sortie d'un discriminateur en fonction du décalage entre la réplique ponctuelle et le code réceptionné d'un récepteur GPS standard en présence de trajets multiples courts ;
- la figure 2 est une courbe représentant les signaux de sortie d'un discriminateur en fonction du décalage entre la réplique ponctuelle et le code réceptionné d'un récepteur GPS standard en présence de trajets multiples longs ;
- la figure 3 est une vue schématique du récepteur selon l'invention.
Le système de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur comprend des satellites appartenant au système global de navigation par satellite (GPS ou GNSS), ainsi qu'un récepteur.
Chaque satellite est par exemple propre à transmettre un signal électromagnétique constitué par un signal de code GPS de type C/A, appelé code, de période égale à 1 milliseconde et généré avec une fréquence égale à 1 ,023
MHz modulant une porteuse de fréquence égale à 1575,42 MHz. Le code est constitué d'une séquence pseudo-aléatoire de 1023 bribes.
Une bribe est égale à 1/1023 ms et est généralement désignée par le terme anglais « chip ».
Pour définir la position du récepteur à 3 dimensions, il est nécessaire d'avoir quatre satellites. Dans la suite de la description, seul le traitement d'un signal provenant d'un satellite a été décrit, le traitement des signaux provenant des autres satellites étant identique. II a été constaté que le signal de sortie du discriminateur d'un récepteur comporte un point invariant A de coordonnées (-1 - Δ/2, 0) bribe et cela quelque soit la longueur des multi-trajets.
En effet, en référence aux figures 1 et 2, le signal S1 représente le signal de sortie du discriminateur au point d'équilibre de la boucle et en l'absence de trajet multiple. Les signaux S2 et S3 représentent les signaux de sortie du discriminateur au point d'équilibre et lorsque le signal réceptionné comprend un signal issu d'un trajet multiple court, c'est-à-dire lorsque la différence entre le signal direct et le signal multi-trajets, est inférieure à 0,2 ms. Les signaux S4 et S5 représentent les signaux de sortie du discriminateur au point d'équilibre lorsque le signal réceptionné comprend un signal issu d'un trajet multiple long, c'est-à-dire lorsque la différence entre le signal direct et le signal multi-trajets est supérieure à
1 ms. Les signaux S1 à S5 passent tous par le point invariant A.
Selon l'invention, le point invariant (-1-Δ/2, 0) est utilisé pour aligner la phase de la réplique locale, ci-après appelée réplique ponctuelle, sur la phase du code direct dans le signal reçu.
La description de l'invention comporte une démonstration théorique de l'existence de ce point invariant, suivie d'une description théorique puis pratique d'un récepteur propre à aligner la phase de la réplique ponctuelle, sur la phase du code direct au cours de la phase de poursuite du code.
Dans un récepteur classique, la réplique ponctuelle P est décalée de -Δ/2 bribe pour générer une réplique en avance E. De plus, la réplique ponctuelle P est décalée de + Δ/2 bribe pour générer une réplique en retard L.
Les expressions des fonctions de corrélation d'un récepteur classique en avance (en phase, IE, et en quadrature de phase, QE) et en retard (en phase, IL, et en quadrature de phase, QL) d'un signal direct et de plusieurs signaux multi- trajets, s'écrivent :
0 ° J { 2) XAf0T ,4 È K k J { k 2) πAfJ (7.2)
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000009_0001
° ° I 2) TiAf0T J^N k K k J { k 2) πAfkT dans lesquelles :
- IE est une fonction de corrélation entre la réplique en avance, c'est-à-dire la réplique décalée de -Δ/2 bribe et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ;
- QE est une fonction de corrélation entre la réplique en avance, c'est-à-dire la réplique décalée de -Δ/2 bribe, et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ; - IL est une fonction de corrélation entre la réplique en retard, c'est-à-dire la réplique décalée de + Δ/2 bribe, et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ;
- QL est une fonction de corrélation entre la réplique en retard, c'est-à-dire la réplique décalée de +Δ/2 bribe, et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse ;
- Ak est l'amplitude du trajet k, k = 0 pour le trajet direct ;
- τ est le délai estimé par le récepteur (τ est aussi la phase de la réplique ponctuelle) ;
- τ° est le délai de transmission du trajet direct (modulo 1 milliseconde) ; - τk est le délai relatif du trajet "k" réfléchi (ayant une valeur positive) ;
- ε = τ ~ τo est l'erreur de poursuite ;
- ΘK est la phase de la porteuse du signal du trajet " k " ;
-θ est la phase estimée de la porteuse locale ;
- T est le temps d'intégration ; - -^0 est l'erreur d'estimation de la fréquence pour le signal en trajet direct ;
- *k est l'erreur d'estimation de la fréquence pour le klθmθ signal réfléchi ;
- Δ est l'espacement, en bribe, entre les phases des corrélateurs en avance et en retard ;
- N est le nombre de multi-trajets ; - R est la fonction d'auto corrélation normalisée du code réceptionné, c'est-à- dire dans le cas présent du code C/A, noté C(t), R est donnée par la formule suivante :
Figure imgf000010_0001
Noter que l'effet du bruit n'est pas pris en compte dans la définition des équations (7.1 ) à (7.4).
L'expression non normalisée d'un discriminateur d'un récepteur classique est :
Figure imgf000010_0002
avec les fonctions IE, QE, IL et QL telles que définies pour les équations (7-1 ) à (7-4).
Pour un récepteur ayant une bande illimitée, ce discriminateur possède une sortie non nulle dans l'intervalle [-1-Δ/2 ; 1 +Δ/2] bribe.
L'expression (7.6) du discriminateur a été développée autour du point invariant de coordonnées (-1-Δ/2, 0). Pour cela, il a été supposé que 1 ) l'espacement Δ entre la fonction de corrélation en avance et la fonction de corrélation en retard est inférieure ou égale à 1 bribe, et 2) que l'erreur de poursuite ε est telle que :
- 1 - — ≤ ε < -l - — + min(— ,T1) (7.7)
Où ri représente le délai du plus court trajet multiple.
Δ Δ
- 1 - Δ ≤ f < -l - Δ + min(— , T1 )
Par suite, 2 2 (7.8)
• A ^ Δ Comme ι ι il vient -l-Δ≤ε -— <-l-— ≤-l (7.9)
2 2 V '
Donc, la fonction d'auto corrélation de ε - Δ/2 tend vers 0.
R(ε-±)→0 v 2J (7.10)
Le premier terme de la fonction d'auto corrélation en avance tend vers 0 (cf. équations (7.1) et (7.2)).
ε Δ T1 <ε — Δ ^ ≤- 1l
A partir de (7.9), on obtient 2 2
Par conséquent, R\ \ε-^ z-τΛ J→{) (7.12)
Le second terme de la fonction d'auto corrélation de la réplique en avance E tend vers 0 (cf équations (7.1) et (7.2)).
D'autre part, partant de (7.7) on obtient :
Δ Δ
-l≤ε-\ — < -1 + min(— , T1 )
Δ Δ
-1-T1 ≤ε + — -τι <-l + min(— ,^)-T1
Donc 2 2 min(— ,τι)≤τι -^~τι ≤ ε + τι <-l + min(— ,^)-T1 ≤l
Comme 2 ; a|ors 2 2
«e + --d→0 Par conséquent, V 2 (7.16) Le second terme de la fonction d'auto corrélation de la réplique en retard L tend vers 0 (cf. équations (7.3) et (7.4)).
En remplaçant (7.10), (7.12) et (7.16) dans (7.1) à (7.4), au voisinage du point invariant (-l-Δ/2,0) et quel que soit τk> 0, k= 1..N, il est obtenu :
Figure imgf000012_0001
Par conséquent, lorsque l'erreur de poursuite ε est telle que
Δ Δ Δ
-1-— ≤ ε < -! -— + min(— ,T1)
2 2 2 l'expression du discriminateur (7.6) est réduite à :
Figure imgf000012_0002
Dans le voisinage de droite du point invariant, c'est-à-dire lorsque l'erreur de poursuite ε est supérieur à (-1-Δ/2, 0), le signal de sortie du discriminateur devient :
Figure imgf000012_0003
En conséquence, d'après (7.19), lorsque l'erreur de poursuite ε est telle que :-l — ≤ ε < -\ — + min(— ,T1) le discriminateur passe par le point (-1-Δ/2,
0) quel que soit le trajet multiple.
Par contre, lorsque l'erreur de poursuite ε ≤ -l-All ^ toutes les auto corrélations impliquées dans (7.1 ) à (7.4) sont nulles, entraînant une valeur nulle du discriminateur. Selon l'invention, lorsque le signal de sortie du discriminateur s'annule au point invariant (-1-Δ/2, 0), le code direct est en phase avec une réplique située à 1 +Δ/2 bribe de la réplique ponctuelle.
La région intéressante du discriminateur est alors [-1-Δ/2, -1 +Δ/2] bribe. Lorsqu'au cours de la phase d'acquisition le pas de recherche sur l'axe de la phase du code est égale à l'espacement Δ, l'erreur de poursuite initiale ε est dans l'intervalle [-Δ/2, Δ/2] autour de la phase du code direct.
La présente invention propose de décaler la phase, obtenue au cours de la phase d'acquisition, de -1 bribe: l'erreur de poursuite initiale à la fin de la phase d'acquisition se trouve alors dans l'intervalle [-1-Δ/2, -1 +Δ/2] bribe et la boucle utilise la partie droite du point invariant du discriminateur.
D'autre part, comme visible sur la figure 1 , la sortie du discriminateur d'un récepteur classique (7.19) est négative quel que soit le multi-trajets, de sorte que pour atteindre le point invariant en se plaçant dans cet intervalle, le discriminateur d'un récepteur classique donné par (7.6) doit être inversé. En conséquence, le discriminateur selon l'invention D, est égal à l'opposé du discriminateur d'un récepteur classique ;
D t (ε) = -DE_L (ε) pour ε e [- 1 - Δ / 2, - 1 + Δ / 2] (7.20) L'expression normalisée du discriminateur d'un récepteur classique, c'est-à- dire l'expression normalisée de l'équation (7.6), est :
Figure imgf000013_0001
Cette normalisation ne convient pas au domaine de définition du discriminateur D, selon l'invention. Ce domaine est df = [-1-Δ/2, 1 +Δ/2] bribe. Comme autour du point invariant [-1-Δ/2 ;0] l'expression (7.21 ) tend vers zéro, si le discriminateur selon l'invention D1 est normalisé par celle-ci, le signal de sortie du discriminateur tend vers l'infini.
En conséquence, la présente invention propose de normaliser le nouveau discriminateur selon l'invention D, défini par l'équation (7.20) par la formule suivante :
Figure imgf000013_0002
dans laquelle les fonctions IE,, QE, IL, et QL, sont différentes des fonctions, IE, QE,
IL et QL définies pour les équations (7-1 ) à (7-4).
- IVEj est une fonction de corrélation entre une réplique en avance par rapport à la réplique ponctuelle P d'une durée comprise entre -1-Δ bribe et -1- Δ/2 bribe, ladite réplique étant appelée deuxième réplique en avance VE, et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
- QVE1 est une fonction de corrélation entre ladite deuxième réplique en avance VE1 et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - IE1 est une fonction de corrélation entre une réplique en avance par rapport à la réplique ponctuelle P d'une durée comprise entre -1 bribe et -1 +Δ/2 bribes, ladite réplique étant appelée la troisième réplique en avance E1 et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
- QE, est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance E1 et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
- IL1 est une fonction de corrélation entre une réplique en retard par rapport à la réplique ponctuelle d'une durée comprise entre +1 bribe et 1 +Δ/2 bribe, appelée réplique en retard et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
- QL est une fonction de corrélation entre la réplique en retard et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse.
Avec cette formule, la somme des normalisations donne l'unité sur le domaine de définition df du discriminateur et cela quelque soit les valeurs de l'espacement Δ.
Il a été constaté expérimentalement que ce modèle construit pour un récepteur à bande illimitée fonctionne également pour les récepteurs classiques à 2 ou 8 MHz de largeur de bande.
Le récepteur 2 selon l'invention est normalisé selon la formule (7.23). Il est propre à rechercher le zéro au point invariant (0, 0) bribe au cours de la phase d'acquisition et de rechercher le zéro au point invariant (-1-Δ/2,0) bribe au cours de la phase de poursuite. En référence à la figure 3, récepteur 2 comporte des moyens de réception
22, une horloge 24 et des moyens 23 de prétraitement du signal RF réceptionné.
Les moyens de réception 22 sont aptes à réceptionner les signaux générés par un satellite. Les moyens de prétraitement 23 comportent un convertisseur-abaisseur
RF-IF 26 connecté aux moyens de réception 22 et à l'horloge 24, et un convertisseur analogique-numérique 27 relié au convertisseur-abaisseur 26.
Le convertisseur-abaisseur 26 est apte à convertir la fréquence de la porteuse du signal réceptionné par le récepteur 2 d'une fréquence radio à une fréquence intermédiaire.
Le récepteur 2 est propre à démoduler la porteuse du signal réceptionné et à synchroniser le code C/A généré localement au code C/A du signal réceptionné pour déterminer le temps de propagation du signal.
A cet effet, le récepteur 2 comprend une boucle de porteuse 53 permettant de démoduler le signal et de déterminer le temps de propagation par mesure du déphasage entre la porteuse générée localement et la porteuse du signal électromagnétique provenant du satellite, et une boucle de code 62 permettant de mesurer plus facilement ce temps de propagation par mesure du déphasage entre le code généré localement et le code C/A du signal électromagnétique provenant du satellite.
Ainsi, le récepteur 2 comprend un générateur 29 relié à l'horloge 24 ainsi qu'un premier 30 et un deuxième 31 mélangeurs reliés au générateur 29 et au convertisseur 27.
Le générateur 29 génère sur une sortie 29A une composante en quadrature de phase Q (cosinus) et sur une sortie 29B une composante en phase I (sinus) d'un signal qui est une réplique à la fréquence intermédiaire du signal émis par le satellite.
Le générateur 29 comporte des moyens 29C d'ajustement de la phase de du signal qu'il génère. Les mélangeurs 30 et 31 sont propres à démoduler le signal réceptionné.
Ils génèrent en sortie une composante en quadrature de phase Q (cosinus) et une composante en phase I (sinus) du signal modulant le signal RF produit par le satellite, c'est-à-dire dans l'exemple décrit du code C/A. Le récepteur 2 comprend un générateur 35 relié à l'horloge 24, et un registre de décalage temporel 36 relié en entrée au générateur 35.
Le générateur 35 est propre à générer un signal identique au signal modulant la porteuse du signal RF produit par le satellite. Ce signal modulant est généralement appelé réplique ponctuelle. Dans l'exemple de l'invention décrit, la réplique est un code C/A.
Le générateur 35 comporte des moyens de calcul 35B de la distance d entre le récepteur 2 et le satellite à partir du déphasage entre le signal réceptionné et le signal généré par le récepteur 2, et des moyens 35C d'ajustement de la phase de la réplique ponctuelle à partir dudit même déphasage.
Le registre 36 est apte à décaler la réplique ponctuelle d'une durée réglable.
Au cours de la phase d'acquisition, le registre 36 est propre à générer une réplique en avance E par une sortie 36A, une réplique ponctuelle P par une sortie 36B et une réplique en retard L par une sortie 36C.
La réplique en avance E est décalée de la durée - Δ/2 par rapport à la réplique ponctuelle P. La réplique en retard R est décalée de la durée Δ/2 par rapport à la réplique ponctuelle P.
Au cours de la phase de poursuite du code, le registre 36 est propre à générer une première réplique en avance VE par la sortie 36A, une deuxième réplique en avance E par la sortie 36C, et une réplique en retard L par la sortie 36B.
En particulier, le registre 36 est propre à décaler la réplique ponctuelle P d'une première durée non nulle comprise entre et (-1-Δ/2) bribe et -1 bribe, et de préférence égale à -1 bribe, pour générer une première réplique en avance PD1.
Il est apte à décaler la réplique ponctuelle P d'une deuxième durée comprise entre (1-Δ) bribe et (-1-Δ/2) bribe, et de préférence égale à -1-Δ/2 bribe, pour générer une deuxième réplique en avance VE1.
Il est propre à décaler la réplique ponctuelle P d'une troisième durée comprise entre -1 bribe et (-1 +Δ/2) bribe, et de préférence égale à -1 +Δ/2 bribe pour générer une troisième réplique en avance E1.
La deuxième réplique en avance VE1 et la troisième réplique en avance E1 sont espacées de la durée Δ. Δ est par exemple égale à 1 bribe. La première réplique en avance PD, est entre la deuxième réplique en avance VE, et la troisième réplique en avance E,.
Il est également propre à générer une réplique en retard L1 décalée par rapport à la réplique ponctuelle P d'une durée comprise entre 0 bribe et Δ/2 bribe, et de préférence égale à Δ/2 bribe.
Le récepteur 2 comporte un corrélateur 38 connecté à la sortie du mélangeur 31 et à la sortie 36C du registre 36, et un corrélateur 40 relié à la sortie du mélangeur 30 et à la sortie 36C du registre 36.
Au cours de la phase d'acquisition, ces corrélateurs 38, 40 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique ponctuelle P et les composantes Q et I du signal réceptionné et démodulé de sa porteuse.
Au cours de la phase de poursuite du code, ces corrélateurs 38, 40 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique en retard L1 et les composantes Q et I du signal réceptionné et démodulé de sa porteuse. Le récepteur 2 comprend en outre un discriminateur de porteuse 50 relié à la sortie des corrélateurs 38 et 40, et un filtre 52 connecté en entrée à la sortie du discriminateur de porteuse 50 et en sortie aux moyens d'ajustement 29C du générateur.
Le discriminateur de porteuse 50 est apte à déterminer la différence de phase entre la phase de la porteuse locale et la phase du signal reçu en utilisant les signaux sortant des corrélateurs 38 et 40.
Le discriminateur de porteuse 50 est apte à fournir ce déphasage aux moyens d'ajustement 29C afin d'asservir temporellement la phase de la porteuse locale à la phase du signal réceptionnée dans une première plage de capture. Cette première plage de capture est comprise entre -ττ/2 et + ττ/2.
Le filtre 52 est apte à filtrer le déphasage pour minimiser l'effet du bruit thermique sur la phase et transformer la phase en fréquence qui pilote les moyens d'ajustement 29C.
Le générateur 29, les moyens d'ajustement 29C, les mélangeurs 30, 31 , les corrélateurs 38, 40, le discriminateur de porteuse 50 et le filtre 52 forment la boucle d'asservissement 53 de la phase de la porteuse générée localement à la porteuse du signal produit par le satellite. Cette boucle d'asservissement 53 permet de synchroniser la phase du signal produit par le générateur 29 à la phase de la porteuse du signal produit par le satellite. Elle est appelée la boucle de porteuse.
Selon l'invention, la boucle de porteuse 53 est propre à asservir la réplique ponctuelle P à la phase de la porteuse au cours de la phase d'acquisition, et la réplique en retard L1 à la porteuse du signal produit par le satellite au cours de la phase de poursuite.
Le récepteur 2 comporte en outre deux corrélateurs 42, 44 connectés à la sortie du mélangeur 31 et aux sorties 36A et 36C du registre 36, et deux corrélateurs 46, 48 reliés à la sortie du mélangeur 30 et aux sorties 36A et 36C du registre 36.
Au cours de la phase d'acquisition, les corrélateurs 42, 46 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique en avance E et les composantes Q et I du signal démodulé de sa porteuse et, les corrélateurs 44, 48 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique en retard L et les composantes Q et I du signal démodulé.
Au cours de la phase de poursuite du code, les corrélateurs 42, 46 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance
VE, et les composantes Q et I du signal démodulé et, les corrélateurs 44, 48 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance
E1 et les composantes en Q et I du signal démodulé.
Le récepteur 2 comprend en outre un discriminateur de code 56 relié en entrée à l'ensemble des corrélateurs 38, 40, 42, 44, 46 et 48, un amplificateur 58 connecté au discriminateur de code 56, et un sommateur 60 relié en entrée à l'amplificateur 58 et en sortie aux moyens d'ajustement 35C du générateur 35.
Le discriminateur de code 56 est propre à rechercher le déphasage entre le code du signal produit localement et le code du signal direct, dans une deuxième plage de capture plus large que la première plage de capture. Ce déphasage est généralement exprimé en décalage spatial ou temporel. Dans ce dernier cas, il est appelé retard.
Au cours de la phase d'acquisition, le discriminateur 56 est propre à calculer la fonction (7.21 ). Au cours de la phase de poursuite du code et pour que la boucle de code
62 se synchronise avec le code du signal en visibilité directe et non avec le code des signaux réfléchis, le discriminateur de code 56 selon l'invention est propre à calculer la relation (7.23). En particulier, le discriminateur de code 56 est propre à déterminer le déphasage en retranchant la troisième réplique en avance E1 de la deuxième réplique en avance VE1.
Le discriminateur de code 56 est apte à fournir son signal de sortie aux moyens d'ajustement 35C afin d'asservir la réplique ponctuelle au code C/A du signal en visibilité directe.
Le gain de l'amplificateur 58 est environ égal à à Bn/0,25. Bn est la largeur de bande de la boucle de code et est généralement inférieure à 5 Hz.
Le récepteur 2 comprend en outre un amplificateur 54 relié en entrée au filtre 52 et en sortie au sommateur 60. L'amplificateur 54 présente un gain égal à 1/1540, c'est-à-dire un gain correspondant au rapport entre la fréquence de la porteuse et la fréquence de génération du code.
Le sommateur 60 est propre à sommer le déphasage du code déterminé par le discriminateur de code 56 au déphasage de la porteuse déterminé par le discriminateur de porteuse 50, ce dernier déphasage étant pondéré par le gain de l'amplificateur 54.
Les moyens d'ajustement 35C sont propres à ajuster la phase de la réplique ponctuelle à l'aide du déphasage provenant du sommateur 60, c'est-à- dire du déphasage du code additionné au déphasage pondéré de la porteuse. Le générateur 35, les moyens d'ajustement 35C, le registre 36, les corrélateurs 42, 44, 46 et 48, le discriminateur de code 56, l'amplificateur 58 et le sommateur 60 forment la boucle d'asservissement 62.
Cette boucle d'asservissement 62 est une boucle à verrouillage de retard (DLL). Elle est utilisée pour synchroniser la phase de la première réplique en avance PD1 à la phase du code reçu décalée de -1-Δ/2 bride au cours d'une étape de poursuite (en anglais « tracking ») du signal généré par le satellite. Cette synchronisation est plus robuste que la synchronisation réalisée par la boucle de la porteuse. Elle est appelée boucle du code. Rappelons que le signal de sortie du discriminateur selon l'invention est nul
Dj = 0 lorsque l'erreur de poursuite ε est inférieure à -1-Δ/2 bribe, de sorte que la partie opérationnelle de ce discriminateur est uniquement définie lorsque l'erreur de poursuite est supérieure ou égale à -1-Δ/2 bribe. En conséquence, le discriminateur selon l'invention D1 utilise une boucle à verrouillage de retard (DLL) d'ordre 1 car une boucle à verrouillage de retard d'ordre 2 fluctue autour de son état d'équilibre avant de l'atteindre et s'approche donc de son point d'équilibre positivement et négativement. Ce qui n'est pas désirable ici puisque la partie gauche du nouveau discriminateur est nulle. Selon l'invention, la boucle à verrouillage de phase (PLL), d'autre part, est d'ordre supérieur (deux ou trois) pour suivre la dynamique du signal.
Lorsque la boucle de code utilisant ce discriminateur est en état d'équilibre, la réplique en retard L de 1 +Δ/2 bribes est alignée sur le code direct. Par conséquent, la nouvelle réplique ponctuelle est la réplique en retard L. La pseudo- distance (modulo 1 milliseconde) est donc donnée par la somme de la phase du générateur de code et de la phase obtenue lors de la phase d'acquisition moins 1 bribe.
Selon l'invention, la boucle d'asservissement 62 est d'ordre 1 et la boucle d'asservissement 53 est d'ordre 2 ou 3. Les moyens de calcul 35B sont aptes à déterminer la distance d entre le récepteur 2 et le satellite à partir du déphasage provenant du sommateur 60.
Des moyens non représentés sont aptes à calculer la position du récepteur 2 en fonction des distances entre le récepteur 2 et les autres satellites.
Avantageusement, le récepteur selon l'invention permet de déterminer le déphasage entre la réplique ponctuelle et le code C/A du signal électromagnétique en visibilité directe, et ainsi de déterminer la position exacte du récepteur malgré la réception de signaux réfléchis parasites.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Récepteur (2) d'un système de détermination d'au moins une information de positionnement dudit récepteur (2), le système comprenant au moins un générateur d'un signal, appelé code, composé d'une séquence pseudoaléatoire de bribes, le récepteur (2) comprenant :
- des moyens (22) de réception du code ;
- des moyens (35) de génération d'un signal identique au code, appelé réplique ponctuelle (P) ; - des moyens (36) de décalage temporel de la réplique ponctuelle (P) d'une première durée non nulle pour générer une première réplique en avance (PD1) ; caractérisé en ce que les moyens (36) de décalage temporel sont propres à décaler la réplique ponctuelle (P) d'une deuxième durée non nulle et d'une troisième durée non nulle pour générer une deuxième réplique en avance (VE1) et respectivement une troisième réplique en avance (E1), la première, la deuxième et la troisième durées étant différentes, et en ce que le récepteur (2) comporte en outre :
- un discriminateur de code (56) propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance (PD,) et le code réceptionné à partir desdites deuxième réplique en avance (VE1) et troisième (E1) réplique en avance ; et
- des moyens (35B) de détermination de l'information de positionnement du récepteur (2) à partir du déphasage déterminé.
2.- Récepteur selon la revendication 1 , dans lequel lesdits deuxième réplique en avance (VE1) et troisième réplique en avance (E1) sont comprises dans l'intervalle [-1-Δ ; -1 +Δ/2] bribes, la durée Δ étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance (VE,) et la troisième réplique en avance (E,).
3.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la deuxième durée est comprise entre (-1-Δ) bribe et (-1-Δ/2) bribe, la durée Δ étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance (VE1) et la troisième réplique en avance (E1).
4.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la troisième durée est comprise entre -1 bribe et (-1 +Δ/2) bribe, la durée Δ étant l'espacement entre la deuxième réplique en avance (VE,) et la troisième réplique en avance (E,).
5.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le discriminateur de code (56) est propre à déterminer le déphasage en retranchant la deuxième réplique en avance (VE1) à la troisième réplique en avance (E1).
6.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de décalage temporel (36) sont propres à générer une réplique en retard (L,) décalée par rapport à la réplique ponctuelle (P) d'une durée compris entre 0 bribe et Δ/2 bribe.
7.- Récepteur (2) selon la revendication 6, dans lequel le signal de sortie du discriminateur (56) est normalisé en fonction de la réplique en retard (L1), de la deuxième réplique en avance (VE1) et de la troisième réplique en avance (E1).
8.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le code comprend une composante en phase (I) et une composante en quadrature de phase (Q), le discriminateur de code (56) est propre à déterminer le déphasage entre la première réplique en avance (PD,) et le code réceptionné à partir de la relation suivante :
JlE1 2 + QEf - JlVEf + QVEf
D =
JlU1 + QL] + JlEf + QEf + JlVE? + QVEf dans laquelle :
- D, est la sortie du discriminateur de la boucle de code;
- IVE1 est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
- QVE1 est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en avance et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
- IE1 est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
- QE, est une fonction de corrélation entre la troisième réplique en avance et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse; - IL, est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en retard et la composante en phase du signal reçu démodulé de sa porteuse;
- QL1 est une fonction de corrélation entre la deuxième réplique en retard et la composante en quadrature de phase du signal reçu démodulé de sa porteuse.
9.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, qui comporte une première boucle (62) d'asservissement du code réceptionné au déphasage déterminé, et dans lequel la première boucle d'asservissement est une boucle à verrouillage de retard d'ordre 1.
10.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le code est modulé par une porteuse, et qui comporte une deuxième boucle (53) d'asservissement de la porteuse à la première réplique en retard (L1).
1 1.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le code est un code GPS.
12.- Système (1 ) de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur (2), le système comportant au moins un générateur d'un signal appelé code composé d'une séquence pseudo-aléatoire de bribes, caractérisé en ce que le système comporte en outre un récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1.
13.- Procédé de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur appartenant à un système comportant au moins un générateur d'un signal appelé code composé d'une séquence pseudo-aléatoire de bribes ; le procédé comportant les étapes suivantes réalisées par le récepteur (2) :
- réception du code généré par le générateur ;
- génération d'un signal identique au code, appelé réplique ponctuelle (P) ; - décalage temporel de la réplique ponctuelle (P) d'une première durée non nulle pour générer une première réplique en avance (PD,) ; caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de décalage temporel, la réplique ponctuelle (P) est également décalée d'une deuxième durée non nulle et d'une troisième durée non nulle pour générer une deuxième réplique en avance (VE1) et une troisième réplique en avance (E1) ; la première, la deuxième et la troisième durées étant différentes ; et en ce que le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - détermination d'un déphasage entre la première réplique en avance (PD,) et le code réceptionné à partir de la deuxième réplique en avance (VE,) et de la troisième réplique en avance (E1) ; et
- détermination de l'information de positionnement du récepteur à partir du déphasage déterminé.
14.- Procédé de détermination selon la revendication 13, dans lequel l'étape de décalage temporel est réalisée au cours de la phase de poursuite de code.
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