EP1529221A2 - Recepteur de positionnement par satellite avec correction d'erreurs d'inter-correlation - Google Patents
Recepteur de positionnement par satellite avec correction d'erreurs d'inter-correlationInfo
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- EP1529221A2 EP1529221A2 EP03756500A EP03756500A EP1529221A2 EP 1529221 A2 EP1529221 A2 EP 1529221A2 EP 03756500 A EP03756500 A EP 03756500A EP 03756500 A EP03756500 A EP 03756500A EP 1529221 A2 EP1529221 A2 EP 1529221A2
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- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
- G01S19/30—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related
Definitions
- Satellite positioning systems implement, for location, several satellites transmitting their positions by radio signals and a receiver placed at the position to locate estimating the so-called pseudo-distances, which separate it from the satellites from the times of propagation of signals from satellites received and performing localization by triangulation.
- the positions of the satellites are determined from a network of tracking ground stations independent of the positioning receivers. They are communicated to the positioning receivers by the satellites themselves by data transmission.
- the pseudo-distances are deduced by the positioning receivers from the apparent delays presented by the signals received with respect to the clocks of the satellites which are all synchronous.
- Current and planned satellite positioning systems in the near future use, for radio signals emitted by their satellites the technique of bandwidth by modulation using sequences pseudo-random binaries, technique known as DSSS (acronym taken from the Anglo-Saxon: "Direct Sequence Spread Spectrum").
- This DSSS modulation consists, after having put the information to be transmitted in the form of a series of binary elements at regular rate, to carry out the product of each information binary element with a pseudo-random binary sequence of significantly faster rate .
- the band spread obtained is proportional to the ratio of the bit rates of the sequence of information bits and of the pseudo-random bit sequence spread.
- each pseudo-random binary sequence used for frequency spreading is made up of binary elements of the same duration taken equal to whole multiples of the periods of the transmission carriers while the different bit rates and frequencies used within the satellites are synchronized and derive from a common clock of high precision.
- the binary information contained in a satellite radio signal from a positioning system is extracted by two demodulations carried out in an entangled fashion, a first demodulation using a carrier generated locally by an oscillator controlled by a loop loop.
- frequency tracking and so-called PLL phase (acronym taken from the Anglo-Saxon: "Phase Loc Loop") allowing the signal received to be transposed into baseband and a second demodulation using locally generated pseudo-random binary sequences by a generator of pseudo-random binary sequences controlled by a tracking loop in time called DLL (acronym drawn from the Anglo-Saxon: Delay Lock Loop) allowing to despread the sequence of binary information present in the received signal.
- the propagation times of the received signals are manifested, on reception, by delays affecting the pseudo-random binary sequences present in the received signals and the carrier modulating the received signal.
- the delays affecting the pseudo-random binary sequences are accessible, modulo the duration of one of their binary elements, at the level of the control signals of the tracking loops in DLL time.
- the delays observed by these loops allow unambiguous or weakly ambiguous measurements, propagation times of the pseudo-random binary sequences because the numbers of entire pseudo-random sequences flowing during the signal paths are relatively small. We are talking about code measures.
- the shortest pseudo-random binary sequence that used for spreading signals from type C / satellites A (acronym from Anglo-Saxon: "Coarse / Acquisition Code or Clear / Aquisition Code), is composed of 1023 binary elements with a bit rate of 1.023 MHz and a duration of one millisecond. Its total duration corresponds to a 300 Kms path for a radio wave and allows modulo distance measurements of 300 Kms. The duration of 1 microsecond of each of its binary elements allows an accuracy of the order of 0.1 microseconds in the measurement of its delay at reception corresponding to a path of 30 meters for a radio wave.
- the ambiguity of the pseudo-distance measurements obtained from the pseudo-random binary sequence of a C / A code due to the fact that we are dealing with modulo measurements 300 Km is easy to lift as soon as the receiver receives more than four satellites because it can then make different points on the same position from different sets of four satellites and only retain the common solution. In the absence of such a possibility, the ambiguity can also be resolved using a very rough prior knowledge of the position. Such measurement ambiguity does not arise with P type satellite signals from the GPS system which use a pseudo-random binary sequence of 266.41 day duration for their spreading, but these signals are not freely available to users.
- FIG. 1 shows the block diagram of a state-of-the-art satellite positioning receiver.
- the receiver comprises a correlator channel 10 attacked by the received signal, coming on the one hand from the positioning satellites visible by the antenna of the receiver, and on the other hand from a disturbing source.
- the correlator channel 10 comprises a correlation channel 12 in phase and in quadrature between the received signal Sr and two respective local carriers F
- NCO p digital control of carrier 14
- the signals I, Q at the output of the carrier correlation channel are then correlated in a code correlation channel 16 with the local, point and delta codes, of the satellite considered, supplied by a digital local code generator 18.
- the correlations of code are then integrated by a respective integrator 20 to supply signals lp, l ⁇ ) Qp, Q ⁇ at the output of the correlator channel 10.
- Satellite radionavigation requires means on the ground (ground segment) in order to control and correct the signals transmitted by the satellites.
- Ground stations in particular use reception means which provide code and carrier measurements. These measurements must be extremely precise as they contribute to the ultimate performance of the system.
- the idea of the invention is based on the use of additional correlation channels in addition to the correlation channel of the signal received from a satellite in order to estimate in real time the inter-correlation errors, in code and in carrier, between the satellite concerned and any other satellite; which is also pursued on other channels and of which we therefore also know the position of the code and phase of the carrier. These estimated errors can thus be corrected very simply in the tracking loops.
- a code correlation channel from the signals I, Q at the output of the carrier correlation channel in phase and in quadrature, with the local codes of the received satellite, supplied by a digital generator of local codes;
- the local codes of the satellite received for the code correlation channel are a point and delta code.
- the code correlation channel in fact comprises two correlation channels: - a point channel (l P , Q P ), - a delta channel (l ⁇ , Q ⁇ ),
- the local codes of the satellite received for the code correlation channel are an advance, point and delta code.
- the code correlation channel actually comprises three correlation channels: - a forward channel (, QA),
- the receiver comprises N reception subsets Si.
- Each correlator channel Cii of received signal is attacked by its reception input Er by the received signal Sr.
- Each of the additional correlator channels of a subset Si receives respectively, on the one hand, at its received signal input Er, a local Slox signal resulting from the modulation of the local carrier F
- FIG. 2 shows a subset of a receiver according to the invention receiving N satellites
- - Figure 3 shows a receiver, according to the invention, for three satellites.
- - Figure 4 shows a correlator channel operating in baseband;
- - Figure 5 shows a subset of the receiver according to the invention operating in baseband
- - Figure 6 shows a baseband receiver, according to the invention, for three satellites
- FIG. 2 shows a subset of a receiver according to the invention receiving N satellites.
- the receiver comprises N reception subsets for the N satellites received.
- Each of these additional correlating channels Cix receives respectively, on the one hand, at its received signal input, a local signal Slox resulting from the modulation of the local carrier F
- the carrier correlation channel 12 in phase and in quadrature between the received signal and two respective local carriers in quadrature
- the code correlation channel 16 on the basis of the signals I, Q at the output of the carrier correlation channel in phase and in quadrature with the local point codes Cpi and delta ⁇ i of the satellite of order i; - an integrator to supply signals lp ix , l ⁇ ix, Qp ⁇ x, Q ⁇ ix at the output of the correlator channel.
- the integrator of the correlator channel Cii of received signal provides signals Ip ⁇ , hii, QPII, Q ⁇ II -
- the subset Si also includes: - an oscillator with digital carrier control OPi (NCO p) to provide local carriers F ⁇ , FQI for the N correlators of the subset Si considered and a digital generator of local codes OCi (NCO c) to provide local codes, punctual Cpi and delta ⁇ i, for the N correlators of the subset Si considered;
- OPi digital carrier control
- NCO c digital generator of local codes
- a multiplier Mi providing, for the other subsets Sx of the receiver, a local signal Sloi, resulting from the modulation of the local carrier F ⁇ by the point code Cpi of the subset Si considered, to effect the correlation of code modulated by the carrier of the satellite considered with the codes modulated by the carrier of the other satellites;
- a correlation corrector CRi supplying from the signals Ipix, I ⁇ I X , QPIX, Q ⁇ I X (X taking, for these signals l Pix , l ⁇ ix , Q Pix , Q ⁇ ix , the values 1 to N) at the output of the N channels correlators of the subset considered Si and of the signals Ip ⁇ , Q Pxx at the output of the channels correlators of the signal received from the other subsets Sx, with x different from i, of the corrected signals l Pi ',
- a carrier discriminator DPi providing, through a carrier loop corrector CBPi, a control signal Vcpi of the numerically controlled carrier oscillator (NCO p) to provide local carriers F ⁇ , FQJ for the N correlators of the subset If considered;
- a code loop discriminator DCi supplying, through a code loop corrector CBCi, a control signal Vcci of the digital local code generator OCi (NCO c) to supply the local, punctual codes Cpi and delta ⁇ i for the N correlators of the subset If considered.
- FIG. 3 shows a receiver for three satellites comprising a first S1, a second S2 and a third S3 reception subsets having three correlating channels each.
- the reception sub-assemblies S1, S2 and S3 comprise the same elements as the detailed sub-assembly of FIG. 2.
- the first S1, second S2, and third S3 subsets of the receiver of FIG. 3 respectively comprise a first C11, a second C22 and a third C33 signal correlator channels attacked at their reception input Er by the signal Sr received by the receiver, each subset further comprising:
- each correlator of each of the subsets Si comprises:
- the code correlation channel 16 on the basis of the signals I, Q at the output of the carrier correlation channel in phase and in quadrature with the local, point codes Cp1, Cp2, Cp3 and delta ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3 from the satellites, respectively of order 1, 2, 3, supplied by a digital generator of local codes OC1, OC2 and OC3, respectively for each subset;
- Each subset of three correlators includes:
- a corrector Cr1, Cr2, Cr3 of correlations providing from the signals l Pjx , l ⁇ ix , Q P
- a code loop discriminator DC1, DC2, DC3 providing respectively through a code loop corrector CBC1, CBC2, CBC3 a respective control signal Vcc1, Vcc2, Vcc3 of the digital local code generator OC1, OC2, OC3 (NCO c) to supply the local point and delta codes, Cp1, ⁇ 1 for the three correlators of the first subset S1, Cp2, ⁇ 2 for the three correlators of the second subset S2 and Cp3, ⁇ 3 for the three correlators of the third subset together S3.
- the receiver in Figure 3 is configured to make the following corrections:
- lpi '+ jQpi' lpn + jQpn - Ip22 CP12 + JQP12) - 2 / T— Ip3 3 (Ipi3 + jQp *
- I P ⁇ [l £ A ode (t + r,). Sin ( ⁇ f + ⁇ ) + A 2 .code 2 (t + ⁇ 2) .six ⁇ (cot + ⁇ 2) +
- TI p i [ signai received satemte . (t)] [local code ⁇ . fe 1 (t). local carrier in phase ⁇ . ⁇ (t)] dt
- TQ p [[signal received satemel t)] [local code sateime ⁇ if).
- I PX ' j [A x .code (t + T,). sin ( ⁇ f + ⁇ x )] [code x (t + ⁇ x ). ⁇ x ⁇ (cot + ⁇ )] dt
- I PX ' I P ⁇ A 2 ⁇ [code 2 (t + ⁇ 2 ). sin ( ⁇ t + ⁇ 2 )] [code x (t + ⁇ ). sin (û # + ⁇ x )] dt - o
- Ip3 + jQp3 ' IP33 + JQP33 "(IP11 + jQpil) (lp31 + jQp3l) / - (lp22- jQp22) (' p32 + jQp32) / T l ⁇ 3 '+ JQ ⁇ 3 -' ⁇ 33 + J ⁇ 33 _ (lpi1 + JQPH) (' ⁇ 31 + jQ ⁇ 3 (Ip22 _ JQP22) (' ⁇ 32 + JQ ⁇ 32) / T
- Ipi 'Pu - ⁇ surx different from i (Ipxx - Ipix "Qpxx • Qpix) - 2 / T
- Qpi Qpii - ⁇ surx different from i (Ipxx -Qpix + Qpxx • Ipix) - 2 / T
- the index ii addresses the correlator channel Cii of the subset Si which processes the received signal, different from the other correlator channels Cix of the subset Si which, in turn, process the local signals of the other satellites of respective order x, coming from the correlator channels Cxx of the other subsets Sx.
- the correlator channels are attacked in baseband with signals I and Q.
- FIG. 4 shows a correlator channel 50 operating with a signal received Br in baseband.
- the correlator channel 50 in baseband comprises a correlation channel 52 in phase and in quadrature between the signal received in baseband, in the form of two signals I and Q in quadrature, and two respective local carriers Fi, FQ.
- These local quadrature carriers are generated by a numerically controlled oscillator of carrier 54 (NCO p) of the receiver.
- the signals I, Q at the output of the carrier correlation channel are then correlated in a code correlation channel 56 with the local codes, punctual Cp and delta ⁇ , supplied by a digital local code generator 58.
- the code correlations are then integrated by a respective integrator 60 to supply signals l P , l ⁇ , Q P ⁇ Q ⁇ at the output of the correlator channel 50.
- FIG. 5 shows a subset of rank i of the receiver according to the invention operating in baseband.
- the baseband receiver comprises N reception subsets for N satellites received.
- the subset Si further comprises: - an oscillator with numerically controlled carrier OPi (NCO p) for supplying carriers local Fn, FQI for the N correlators of the subset Si considered and a digital generator of local codes OCi (NCO c) to supply the local codes, punctual Cpi and delta ⁇ i, for the N correlators of the subset Si considered; a first Mli and a second multiplier MQi providing for the other subsets of the receiver a first Slli and a second SIQi local signals resulting from the modulation of the quadrature signals Fn and FQI of the local carrier by the punctual code Cpi of the sub- set considered, for performing the correlation of code modulated by the carrier of the satellite considered with the codes modulated by the carrier of the other satellites;
- NCO p numerically controlled carrier
- NCO c digital generator of local codes
- a corrector CRi of correlation supplying from the signals Ipix, I ⁇ IX, Qpix, Q ⁇ IX at the output of the N correlating channels of the subset considered Si and of the signals lp ⁇ , Qp ⁇ at the output of the correlating channels of the signal received from the other subsets Sx, with x different from i, of the corrected signals l Pi ', l ⁇ i', Qpi ', Q ⁇ i'.
- a carrier discriminator DPi supplying, through a carrier loop corrector CBPi, a control signal Vcpi of the numerically controlled carrier oscillator (NCO p) to supply local carriers Fn, FQI for the N correlators of the subset If considered;
- a code loop discriminator DCi supplying, through a code loop corrector CBCi, a control signal Vcci of the digital local code generator Oci (NCO c) to supply the local, point codes Cpi and delta ⁇ i for the N correlators of the subset If considered.
- FIG. 6 shows a baseband receiver for three satellites Sat1, Sat2 and Sat3 comprising a first S1, a second S2 and a third S3 reception subsets having three correlating channels each.
- the reception subsets S1, S2 and S3 include the same elements as the detailed subset of FIG. 4 operating in baseband.
- the receiver of figure 6 is configured to carry out the same corrections as those of the receiver of figure 3 except that one replaces T / 2 by T in the formulas of correction.
- the receiver according to the invention uses three code correlators:
- the third satellite 3 nothing more is calculated than (Ip, l ⁇ , Qp,
- IPH and Qp in the formulas estimation of the complex amplitude of the signals received respectively from the satellites i, do not take into account the corrections. In order to improve accuracy, we could replace them with IPI 'and Q Pi ' in the formulas. In this case, they become:
- n (Ipii + j Qpii) n ⁇ ⁇ surx different from i (lp ⁇ '+ jQp ⁇ ') n-1.
- (I ⁇ Î '+ j Q ⁇ Î ') n (I ⁇ + j Q ⁇ U) n _ ⁇ surx different from i (lp ⁇ ' + jQp ⁇ ') n-1.
- the iteration indexed by n can be either in time, corresponding each time to new data, or that of a recursive computation converging towards the ideal solution.
- the received signal is filtered (limited spectrum)
- a first satellite is acquired, without correction, by a conventional open-loop search process, well known to those skilled in the art.
- we move on to tracking we deduce the local signal from this first satellite and we correct the inter-correlations on the other channels in the research phase (in open loop). This makes it possible to acquire the weakest satellites (last) by reducing the risk of being wrong because of a correlation with the signal of another more powerful satellite.
- the correlation corrections are calculated and applied to the measurements of all the other satellites already tracked.
- the receiver according to the invention has excellent stability. Indeed, because the inter-correlation coefficients are much less than 1 (-24 dB for C / A codes), the tracking loops are stable and converge towards a state where there is no longer any cross-correlation error.
- the receiver according to the invention allows the estimation of the intercorrelation errors in real time, on the accumulated I and Q punctual samples and deltas, thanks to additional channels, by correlation between the local codes of the tracked satellites and the correction cumulative I and Q samples and deltas before the carrier phase and code discriminators.
- the receiver according to the invention completely eliminates the inter-correlation errors between all the satellites whose signal is continued, in steady state, after a rapid convergence phase. Residual errors, due to thermal noise and loop dragging, depend on the signal-to-noise ratio, dynamics and loop bands. For applications with very low dynamics (ground station) the gain of the method can be very significant, reducing the measurement error from a few meters to a few tens of centimeters, or a factor of 10.
Abstract
L'invention concerne un récepteur de positionnement par satellite recevant des signaux de différents satellites, comportant un canal de corrélation Cii par satellite reçu, chaque canal corrélateur Cii ayant: une voie de corrélation en phase et en quadrature (12) entre le signal reçu (Sr) et deux respectives porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus) générées par un oscillateur à commande numérique de porteuse (OPi) (NCOp); une voie de corrélation de code (16) à partir des signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse avec les codes locaux fournis (Cpi, Δi) par un générateur numérique de codes locaux OCi; un intégrateur (20) pour fournir, pour chaque code local, des signaux Ic Qc en sortie du canal corrélateur Cii du satellite reçu, c désignant chacun des codes locaux, Le récepteur selon l'invention comporte, pour chaque canal corrélateur de signal reçu d'un satellite, autant de canaux corrélateurs supplémentaires que de satellites supplémentaires reçus, et l'on corrèle le code local ponctuel du satellite reçu avec les codes locaux des autres satellites supplémentaires.
Description
RECEPTEUR DE POSITIONNEMENT PAR SATELLITE AVEC CORRECTION D'ERREURS D'INTER-CORRELATION
Les systèmes de positionnement par satellites mettent en œuvre, pour une localisation, plusieurs satellites transmettant leurs positions par des signaux radioélectriques et un récepteur placé à la position à localiser estimant les distances dites pseudo-distances, qui le séparent des satellites à partir des temps de propagation des signaux des satellites captés et effectuant la localisation par triangulation. Plus les positions des satellites sont connues avec précision du récepteur et plus les mesures des pseudodistances faites par le récepteur sont précises, plus la localisation obtenue est précise. Les positions des satellites sont déterminées à partir d'un réseau de stations sol de poursuite indépendant des récepteurs de positionnement. Elles sont communiquées aux récepteurs de positionnement par les satellites eux-mêmes par transmission de données. Les pseudo-distances sont déduites par les récepteurs de positionnement des retards apparents présentés par les signaux reçus par rapport aux horloges des satellites qui sont toutes synchrones.
Si la précision de la connaissance des positions des satellites du système de positionnement est indépendante des performances d'un récepteur de positionnement, ce n'est pas le cas de celle des mesures de pseudo-distance qui dépend de la précision des mesures de temps de propagation des signaux, au niveau du récepteur.
Les signaux radioélectriques émis par des satellites parcourant de grandes distances, et étant émis avec des puissances limitées, parviennent avec de très faibles puissances aux récepteurs, noyés dans un bruit radioelectrique dû à l'activité d'émetteurs terrestres souvent puissants et beaucoup plus proches des récepteurs que les satellites qu'ils doivent recevoir. Pour faciliter leurs réceptions on a cherché à les rendre le moins sensible possible aux parasites à bande étroite, en augmentant leurs largeurs de bande au moyen de la technique de la bande étalée. Les systèmes actuels et prévus dans un futur proche, de positionnement par satellites utilisent, pour les signaux radioélectriques émis par leurs satellites, la technique d'étalement de bande par modulation à l'aide de séquences
binaires pseudo-aléatoires, technique dite DSSS (sigle tiré de l'anglo- saxon :"Direct Séquence Spread Spectrum"). Cette modulation DSSS consiste après avoir mis les informations à transmettre sous la forme d'une suite d'éléments binaires à débit régulier, d'effectuer le produit de chaque élément binaire d'information avec une séquence binaire pseudo-aléatoire de débit nettement plus rapide. L'étalement de bande obtenu est proportionnel au rapport des débits de la suite d'éléments binaires d'information et de la suite binaire pseudo-aléatoire d'étalement.
Les informations à transmettre au niveau des satellites, une fois mises sous forme d'une suite de données binaires étalée en fréquence par une modulation DSSS, sont transposées dans la plage de fréquence d'émission par modulation avec une porteuse d'émission. Pour faciliter les mesures des temps de propagation des signaux au niveau d'un récepteur de positionnement et éviter la présence de raies isolées dans les spectres des signaux émis par les satellites, chaque séquence binaire pseudo-aléatoire utilisée pour un étalement en fréquence est constituée d'éléments binaires de même durée prise égale à des multiples entiers des périodes des porteuses d'émission tandis que les différents débits et fréquences utilisées au sein des satellites sont synchronisés et dérivent d'une horloge commune de grande précision.
En réception, les informations binaires contenues dans un signal radioelectrique de satellite d'un système de positionnement sont extraites par deux démodulations effectuées de manière enchevêtrée, une première démodulation à l'aide d'une porteuse engendrée localement par un oscillateur piloté par une boucle de poursuite en fréquence et en phase dite PLL (sigle tiré de l'anglo-saxon : "Phase Loc Loop") permettant de transposer le signal reçu en bande de base et une deuxième démodulation à l'aide de séquences binaires pseudo-aléatoires engendrées localement par un générateur de séquences binaires pseudo-aléatoires piloté par une boucle de poursuite en temps dite DLL (sigle tiré de l'anglosaxon : Delay Lock Loop) permettant de désétaler la suite d'informations binaires présente dans le signal reçu.
Les temps de propagation des signaux reçus se manifestent, en réception, par des retards affectant les séquences binaires pseudo-aléatoires présentes dans les signaux reçus et la porteuse modulant le signal reçu.
Les retards affectant les séquences binaires pseudo-aléatoires sont accessibles, modulo la durée d'un de leurs éléments binaires, au niveau des signaux d'asservissement des boucles de poursuite en temps DLL. Les retards constatés par ces boucles permettent des mesures non ambiguës ou faiblement ambiguës, des temps de propagation des séquences binaires pseudo-aléatoires car les nombres de séquences pseudo-aléatoires entières s'écoulant pendant les trajets des signaux sont relativement petits. On parle de mesures de code.
Par exemple, pour le système de positionnement par satellites GPS (sigle tiré de l'anglo-saxon :Global Positioning System), la séquence binaire pseudo-aléatoire la plus courte, celle utilisée pour l'étalement des signaux de satellites de type C/A (sigle provenant de l'anglo- saxon :"Coarse/Acquisition Code ou Clear/Aquisition Code), est composée de 1023 éléments binaires avec un débit de 1 ,023 MHz et une durée d'une milliseconde. Sa durée totale correspond à un trajet de 300 Kms pour une onde radioelectrique et permet des mesures de distance modulo de 300 Kms. La durée de 1 microseconde de chacun de ses éléments binaires autorise une précision de l'ordre de 0,1 microsecondes dans la mesure de son retard à la réception correspondant à un trajet de 30 mètres pour une onde radioelectrique. L'ambiguïté des mesures de pseudo-distance obtenues à partir de la séquence binaire pseudo-aléatoire d'un code C/A due au fait que l'on a affaire à des mesures modulo 300 Km est facile à lever dès que le récepteur reçoit plus de quatre satellites car il peut alors faire différents points sur la même position à partir de jeux différents de quatre satellites et ne retenir que la solution commune. En l'absence d'une telle possibilité, l'ambiguïté peut être aussi levée à l'aide d'une connaissance préalable très grossière de la position. Une telle ambiguïté de mesure ne se pose pas avec les signaux de satellite du type P du système GPS qui utilisent pour leur étalement une séquence binaire pseudo-aléatoire d'une durée de 266,41 jours mais ces signaux ne sont pas à libre disposition des utilisateurs.
La figure 1 montre le synoptique d'un récepteur de positionnement par satellite de l'état de l'art. Le récepteur comporte un canal corrélateur 10 attaqué par le signal reçu, provenant d'une part des satellites de positionnement visibles par l'antenne du récepteur, et d'autre part de source perturbatrice.
Le canal corrélateur 10 comporte une voie de corrélation 12 en phase et en quadrature entre le signal reçu Sr et deux respectives porteuses locales F|, FQ. Ces porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus) sont générées par un oscillateur à commande numérique de porteuse 14 (NCO p) du récepteur.
Les signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse sont ensuite corrélés dans une voie de corrélation de code 16 avec les codes locaux, ponctuel et delta, du satellite considéré, fourni par un générateur numérique de codes locaux 18. Les corrélations de code sont ensuite intégrées par un respectif intégrateur 20 pour fournir des signaux lp, lΔ) Qp, QΔ en sortie du canal corrélateur 10.
Une boucle de porteuse 22 et une boucle de code 24, du récepteur de l'état de l'art, réalisées de façon connue, fournissent respectivement à partir des signaux lp, IΛ , Qp, QΔ en sortie du canal corrélateur 10, un signal de vitesse de porteuse Vpc pour contrôler I' oscillateur à commande numérique de porteuse (NCO p) 14 générant les deux porteuses locales F|, FQ et un signal de vitesse de code Vcc pour contrôler l'oscillateur à commande numérique de code 18 générant le code local, ponctuel et delta, pour la voie de corrélation de code.
La radionavigation par satellite nécessite des moyens au sol (segment sol) afin de contrôler et de corriger les signaux émis par les satellites. Les stations sol notamment utilisent des moyens de réception qui fournissent des mesures de code et de porteuse. Ces mesures doivent être extrêmement précises car elles contribuent aux performances ultimes du système.
Ces mesures sont entachées d'erreurs dues aux inter-corrélations entre les signaux émis par tous les satellites visibles depuis les stations sol. En effet bien que les codes d'étalement utilisés soient conçus pour distinguer les signaux des satellites par corrélation, leur décorrélations ne sont pas parfaites du fait de leur longueur limitée et du Doppler dû au mouvement des satellites. Ces erreurs peuvent être gênantes lorsque les codes sont de période courte (codes C/A) et lorsque les vitesses entre le sol et les satellites sont faibles. C'est notamment le cas des satellites GEO des SBAS (Space Based Augmented Systems, type WAAS ou EGNOS) : la faible variation du
Doppler fait que ces erreurs deviennent des biais lentement variables que l'on ne sait pas filtrer. Elles peuvent atteindrent plusieurs mètres.
L'idée de l'invention est basée sur l'utilisation de canaux de corrélation supplémentaires en plus du canal de corrélation du signal reçu d'un satellite afin d'estimer en temps réel les erreurs d'inter-corrélation, en code et en porteuse, entre le satellite concerné et tout autre satellite ; que l'on poursuit par ailleurs sur d'autres canaux et dont on connaît aussi de ce fait la position du code et de phase de la porteuse. Ces erreurs estimées peuvent ainsi être corrigées très simplement dans les boucles de poursuite. L'invention propose à cet effet un récepteur de positionnement par satellites avec correction d'erreurs d'inter-corrélation entre les satellites, le récepteur comportant un canal de corrélation Cii d'ordre i par satellite reçu, avec i = 1 , 2, ..N, N étant le nombre de satellites reçus, chaque canal corrélateur Cii ayant : - une voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature entre le signal reçu Sr et deux respectives porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus) générées par un oscillateur à commande numérique de porteuse (NCO p) ;
- une voie de corrélation de code à partir des signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature, avec les codes locaux du satellite reçu, fourni par un générateur numérique de codes locaux ;
- un intégrateur pour fournir, pour chaque code local, des signaux lc Qc en sortie du canal corrélateur Cii du satellite reçu, c désignant chacun des codes locaux , caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque canal corrélateur Cii du satellite reçu autant de canaux corrélateurs supplémentaires Cix que de satellites supplémentaires reçus avec x =1 , 2, ...N et x différent de i, et en ce qu'on corrèle les codes locaux du satellite reçu avec les codes locaux des autres satellites supplémentaires Cix.
Dans une réalisation du récepteur selon l'invention les codes locaux du satellite reçu pour la voie de corrélation de code sont un code ponctuel et delta. La voie de corrélation de code comporte en fait deux voies de corrélation : - une voie ponctuelle (lP, QP),
- une voie delta (lΔ, QΔ),
Dans une autre réalisation, les codes locaux du satellite reçu pour la voie de corrélation de code sont un code avance, ponctuel et delta. La voie de corrélation de code comporte en fait trois voies de corrélation : - une voie avance ( , QA),
- une voie ponctuelle (lP, QP), et
- une voie retard (lR, QR), la voie delta étant reconstituée à partir de la voie avance moins la voie retard par les formules :
IΔ = 'A - IR QΔ = QA- QR
Dans une première réalisation du récepteur selon l'invention, recevant les N satellites, le récepteur comporte N sous-ensembles de réception Si. Chaque sous-ensemble Si de rang i comporte le canal corrélateur Cii du signal du satellite reçu d'ordre i, avec i= 1 , 2, ...N, et N-1 canaux corrélateurs supplémentaires Ci1 ,..Cix,..CiN pour les satellites supplémentaires reçus avec x = 1 , 2, ...N et x différent de i.
Chaque canal corrélateur Cii de signal reçu est attaqué par son entrée de réception Er par le signal reçu Sr. Chacun des canaux corrélateurs supplémentaires d'un sous-ensemble Si, reçoit respectivement, d'une part, à son entrée de signal reçu Er, un signal local Slox résultant de la modulation de la porteuse locale F|X par le code local ponctuel Cpx du canal corrélateur Cxx du satellite reçu d'ordre x et, d'autre part, à ses entrées locales de porteuse locale et de codes locaux, les respectives porteuses locales en quadrature Fπ, FQJ et les codes locaux, Cpi et Δi, du canal corrélateur Cii du signal reçu du satellite d'ordre i.
L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de réalisation d'un récepteur selon l'invention recevant plus de deux satellites en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 , déjà décrite, représente un récepteur de l'état de l'art ayant un canal corrélateur ;
- la figure 2 montre un sous-ensemble d'un récepteur selon l'invention recevant N satellites ;
- la figure 3 montre un récepteur, selon l'invention, pour trois satellites.
- la figure 4 montre un canal corrélateurs fonctionnant en bande de base ;
- la figure 5 montre un sous-ensemble du récepteur selon l'invention fonctionnant en bande de base ; - la figure 6 montre un récepteur en bande de base, selon l'invention, pour trois satellites ;
La figure 2 montre un sous-ensemble d'un récepteur selon l'invention recevant N satellites.
Le récepteur comporte N sous-ensembles de réception pour les N satellites reçus. Chaque sous-ensemble Si de rang i, avec i= 2, 3, ... N, comporte un canal corrélateur Cii pour un satellite reçu Sati d'ordre i et N-1 corrélateurs supplémentaires Ci1 , Cix, ... CiN pour les satellites supplémentaires Sat1 ,.. Satx, ...SatN, avec x différent de i. Chacun de ces canaux corrélateurs supplémentaires Cix reçoit respectivement, d'une part, à son entrée de signal reçu, un signal local Slox résultant de la modulation de la porteuse locale F|X par le code local ponctuel Cpx du canal corrélateur Cxx du signal reçu du satellite d'ordre x et, d'autre part, à ses entrées de porteuse locale et de codes locaux, les respectives porteuses locales en quadrature Fn, FQJ et les codes locaux, ponctuel Cpi et delta Δi, du canal corrélateur Cii du signal reçu du satellite d'ordre i.
Comme le canal corrélateur de signal reçu Cii, chaque canal corrélateur supplémentaire de rang x dans le sous-ensemble Si, avec x=1 , 2,... N comporte :
- la voie de corrélation de porteuse 12 en phase et en quadrature entre le signal reçu et deux respectives porteuses locales en quadrature
(sinus, cosinus) ;
- la voie de corrélation de code 16 à partir des signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature avec les codes locaux ponctuel Cpi et delta Δi du satellite d'ordre i ; - un intégrateur pour fournir des signaux lpix, lΔix , Qpιx, QΔixen sortie du canal corrélateur.
L'intégrateur du canal corrélateur Cii de signal reçu fournit des signaux Ipϋ, hii , QPII , QΔII -
Le sous-ensemble Si comporte, en outre :
- un oscillateur à commande numérique de porteuse OPi (NCO p) pour fournir des porteuses locales Fπ, FQI pour les N corrélateurs du sous- ensemble Si considéré et un générateur numérique de codes locaux OCi (NCO c) pour fournir les codes locaux, ponctuel Cpi et delta Δi, pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré ;
- un multiplicateur Mi fournissant, pour les autres sous-ensembles Sx du récepteur, un signal local Sloi, résultant de la modulation de la porteuse locale Fμ par le code ponctuel Cpi du sous-ensemble Si considéré, pour effectuer la corrélation de code modulé par la porteuse du satellite considéré avec les codes modulés par la porteuse des autres satellites ;
- un correcteur CRi de corrélation fournissant à partir des signaux Ipix, IΔIX , QPIX, QΔIX (X prenant, pour ces signaux lPix, lΔix , QPix, QΔix, les valeurs 1 à N) en sortie des N canaux corrélateurs du sous-ensemble considéré Si et des signaux Ip^, QPxx en sortie des canaux corrélateurs de signal reçu des autres sous-ensembles Sx, avec x différent de i, des signaux corrigés lPi',
Qpi', QΔI' .
- un discriminateur de porteuse DPi fournissant à travers un correcteur de boucle de porteuse CBPi un signal de contrôle Vcpi de l'oscillateur à commande numérique de porteuse (NCO p) pour fournir des porteuses locales Fπ, FQJ pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré ;
- un discriminateur de boucle de code DCi fournissant à travers un correcteur de boucle de code CBCi un signal de contrôle Vcci du générateur numérique de code local OCi (NCO c) pour fournir les codes locaux, ponctuel Cpi et delta Δi pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré.
Nous allons traiter par la suite, à titre d'exemple, le cas d'un récepteur selon l'invention configuré pour recevoir trois satellites (N=3).
La figure 3 montre un récepteur pour trois satellites comportant un premier S1 , un deuxième S2 et un troisième S3 sous-ensembles de réception ayant trois canaux corrélateurs chacun. Les sous-ensembles de réception S1 , S2 et S3 comportent les mêmes éléments que le sous- ensemble détaillé de la figure 2.
Les premier S1 , deuxième S2, et troisième S3 sous-ensembles du récepteur de la figure 3 comportent respectivement un premier C11 , un deuxième C22 et un troisième C33 canaux corrélateurs de signal attaqués à
leur entrée de réception Er par le signal Sr reçu par le récepteur, chaque sous-ensemble comportant, en outre :
- dans le premier sous-ensemble S1 , deux autres canaux corrélateurs supplémentaires C12 et C13 attaqués respectivement à leur entrée de réception par des signaux locaux Slo2, Slo3 issus respectivement d'un multiplicateur M2 et d'un multiplicateur M3, le signal Slo2 résultant de la modulation de la porteuse locale F|2 par le code ponctuel Cp2 du deuxième satellite et le signal Slo3 résultant de la modulation de la porteuse locale F|3 par le code ponctuel Cp3 du troisième satellite ; - dans le deuxième sous-ensemble S2, deux autres canaux corrélateurs supplémentaires C21 et C23 attaqués respectivement à leur entrée de réception par des signaux locaux Slo1 , Slo3 issus respectivement d'un multiplicateur M1 et du multiplicateur M3, le signal Slo1 résultant de la modulation de la porteuse locale Fn par le code ponctuel Cp-i du premier satellite ;
- dans le troisième sous-ensemble S3, deux autres canaux corrélateurs supplémentaires C31 et C32 attaqués à leur entrée de réception par les signaux locaux Slo1 , Slo2 issus respectivement des multiplicateurs M1 et M2. Chaque corrélateur de chacun des sous-ensembles Si comporte :
- la voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature 12 (voir détail du corrélateur à la figure 2) entre le signal à leur entrée de réception et deux respectives porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus), Fn, FQI pour le premier sous-ensemble S1 , F|2, FQ2 pour le deuxième S2 et Fl3, FQ3 pour le troisième S3, ces porteuses étant générées respectivement, pour chacun des sous-ensembles S1 , S2 et S3, par un premier OP1 , un deuxième OP2 et un troisième OP3 oscillateurs à commande numérique de porteuse (NCO p) ;
- la voie de corrélation de code 16 à partir des signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature avec les codes locaux, ponctuel Cp1 , Cp2, Cp3 et delta Δ1 , Δ2, Δ3 des satellites, respectivement d'ordre 1 , 2, 3, fourni par un générateur numérique de codes locaux OC1 , OC2 et OC3, respectivement pour chaque sous-ensemble ;
- un intégrateur par canal corrélateur pour fournir respectivement des signaux lPιx, lΔιx, Qpix, QΔIX en sortie du canal corrélateur C1x ; lp2χ, IΔ2X,
Qp2x, QΔ2X, en sortie canal corrélateur C2x et IP3x lΔ3x, QP3X, QΔ3X en sortie canal corrélateur C3x, avec x=1 , 2, 3.
Chaque sous-ensemble de trois corrélateurs comporte :
- un correcteur Cr1 , Cr2, Cr3 de corrélations fournissant à partir des signaux lPjx, lΔix, QP|X, QΔix, avec i=1 , 2, 3 (et x=1 , 2, 3), en sortie des 3 canaux corrélateurs du sous-ensemble considéré S1 , S2, S3 et des signaux lpχx, QPXX, en sortie des canaux corrélateurs de signal reçu (d'ordre x) des autres sous-ensembles Sx, des signaux corrigés,
IΔI', QPI', QΔI' en sortie du premier correcteur Cr1 , lP2\ IΔ2 , QP2 , QΔ2 en sortie du deuxième correcteur Cr2, lP3', lΔ3', Qp3', QΔ3' en sortie du troisième correcteur Cr3, les signaux Ipxx, Q ^, en sortie des canaux corrélateurs de signal reçu, attaquant les correcteurs, étant les signaux l 22, Ip33, Qp22, QP33 pour le correcteur Cr1 , Ipn. I 33, QPII , QP33 pour le correcteur Cr2 et lPn, lP22, Qpn, QP22 pour le correcteur Cr3, - un discriminateur de porteuse DP1 , DP2, DP3 fournissant respectivement à travers un correcteur de boucle de porteuse CBP1 , CBP2, CBP3 un signal de contrôle Vcp1 , Vcp2 ,Vcp3 du respectif oscillateur à commande numérique de porteuse OP1 , OP2, OP3 (NCO p) pour fournir des porteuses locales Fn, FQI, pour le premier sous-ensemble S1 , F12, FQ2, pour le deuxième sous-ensemble S2 et F|3, FQ3, pour le troisième sous-ensemble S3 ;
- un discriminateur de boucle de code DC1 , DC2, DC3 fournissant respectivement à travers un correcteur de boucle de code CBC1 , CBC2, CBC3 un respectif signal de contrôle Vcc1 , Vcc2, Vcc3 du générateur numérique de codes locaux OC1 , OC2, OC3 (NCO c) pour fournir les codes locaux ponctuel et delta, Cp1 , Δ1 pour les trois corrélateurs du premier sous- ensemble S1 , Cp2, Δ2 pour les trois corrélateurs du deuxième sous- ensemble S2 et Cp3, Δ3 pour les trois corrélateurs du troisième sous- ensemble S3. Le récepteur de la figure 3 est configuré pour effectuer les corrections suivantes :
Pour le satellite 1 j. Sur la voie ponctuelle :
Ipi' = 'PU — IP22 - Ipi2 - 2/T — Ip33 • Ipi3 - 2/T Qpi' = Qpπ — Ip22 • Qpi2 • 2/T — Ip33 . Qpi3 . 2/T
- sur la voie delta :
l' = l1 — IP22 - IΔ12 2/T — Ip33 . IΔ13 - 2/T QΔI' = QΔ11 — 'P22 - QΔ12 2/T — Ip33 . QΔ13 . 2/T soit en notation complexe, avec f = -1 :
lpi'+ jQpi'= lpn+ jQpn - Ip22 CP12+ JQP12)- 2/T— Ip33 (Ipi3 +jQp*|3)- 2/T IΔ*|'+ lΔ11+ jQΔ11 — IP22 ('Δ12+ jQΔ12)- 2/T— Ip33 (lΔ13 +JQΔ13)- 2/T
T τ avec — = [(signal local(t))2 dt , T durée d'intégration de l'intégrateur 20 sur la
^ 0 figure 1
Justification :
Remarque : sur les figures et, dans le but de simplifier leur lecture, on écrira :
Code local ponctuelsateiiite 1 = Slo1 Code local ponctuelsateιiite 2 = Slo2 Code local ponctuelsateiiite 3 = Slo3
Par construction :
T Ipι = /[signal reçu(t)][∞de local satellite j W-Porteuse loc le en Phase satellitel^ dt
T Q „. = \[$ignal reçu(t)][code local ... Xf).porteuse locale en quadrature .. . (t)] dt
Soit, en développant, et en négligeant les bruits :
T
IP = \[Al£ode (t + r,).sin(ωιf + φ ) + A2.code2(t + τ2).sixι(cot + φ2) +
0
A2.code 2 (t + τ2 ). sin( ωt + φ3 )][code 1 (t + τl ). sin( ωt + φλ )] dt
codex (t + T, ). sin(û» + φl) + A2.code2 (t+τ2). sm(ωt + φ ) +
A2.code2 (t + τ2). s (ωt + φ3 )] [code1 (t + τx). cos(ωt + φx )] dt
IP1 = .codex (t + τ ). sm(ot + φx )][codex (t + τx ). sin(ffit + φ )] dt
- + τ2). sin(ωt + φ2 )] [codex (t + τx ). sin(ϋt + φ )] dt
r
- 43 \[code3 (t + τ3 ). sin(ό# + ç?3 )] [co-iej (t + τx ). sin(ωt + φ )] dt o r j P1 = J[-4 Cθ(ie1(t + r1).sin(ûtf + ιp ][corfe1(t+τ1).cos(^ + ç71)](s't o
T
- A2 \[code2 (t + τ2 ). sin(ωt + φ2 )] [codex (t + τx ).cos(ωt + φx )] dt o (t + τ3 ). sin(cat + φ3 )] [codex (t + τ ).cos(ωt + φ )] dt
On voudrait idéalement :
T Ip =i [signai reçusatemte . (t)][code local ^ .fe 1 (t).porteuse locale en phase ^.^ (t)] dt
T Qp = [[signal reçusatemel t)][code local sateimeχif).porteuse locale en quadrature /z ( ] dt
Soit en développant :
T
IPX ' = j [ Ax .code (t + T, ). sin(ωf + φx )][codex (t + τx ). ήxι(cot + φ )] dt
0 .code (t + τx ). s (cot + φx )][codex (t + τx ). cos(ωt + φx )] dt
T
IPX ' = IP ~ A2 \[code2 (t + τ2 ). sin(ωt + φ2 )][codex (t + τ ). sin(û# + φx )] dt - o
T A3 [[code 3 (t -f r3 ). sin( ωt + φ3 )][code x(t + τx ). sin( ωt + φx )] dt o
T '-QPI ~ A2 [code2 (t + τ2 ). s (ot + φ2 )][codex (t + r, ). cos(ωt + φ )] dt -
0
T
A3 J [co de3 (t + τ3 ). sin(ύ* + φ3 )] [codex (t + τx ).cos(ωt + φx )] dt
Sachant que :
IPX2 + τ2 ). sin(ûtf + φ2 )][codex (t + τx ). sin(ωt + φ )] dt
T
QPX2 = [[code2 (t + τ2 ). sin(<wf + φ2 )][codex (t + τ ). cos(ωt + φ )] dt
0 Ipn = (t + τ3 ). sin(ωt + φ3 )] [codex (t + τ ). s (ωt + φx )] dt
QPU (t + T 3 )• sin(ώ# + φ3 )][codex (t + τ ). cos(ωt + φx )] dt
Et, en négligeant les termes d'inter-corrélation entre les satellites, et en supposant que les porteuses locales sont en phase avec les porteuses reçues :
T j,
IP22 = \[A2.code2 (t + r2 ). sin(ωt + φ2 )][code2 (t + τ2 ). sm(cot + φ2 )] dt = — A o 2
T j,
IP33 = \[A3.code3 (t + τ3 ). sm( ot + φ3 )][code3 (t + τ3 ). sm(ωt + φ3 )] dt = —A
0
On obtient bien les formules proposées lorsque l'on remplace les termes de correction par les termes lPix et QPJX correspondants.
De même :
7Δ1 ' = IM + τ2 ). sin(ωt + φ2 )][deltax (t + τx ). sin(ωt + φ )] dt -
T
A3 [[code3 (t + τ ).ύ&(ωt + φ3 )] [deltax (t + τx ). sin(ωt + φ )] dt o
QM ' = QM + τ2). sin(ωt + φ2 )] [delta (t + τx ). cos(û# + φ )] dt -
T s [[code3(t + τ3).sm(ωt + φ3)][deltax(t + τx).cos(ωt + φx)] dt
0
IAX2 τ2 )Xm(ωt + φ2 )][deltax (t + τx ). sin(ωt + φx )] dt
( + τι)- sin(ωt + φ2 )] [delta (t+τx ). cos(ωt + φ )] dt
Dans le cas où les porteuses locales ne sont pas tout à fait en phase avec les porteuses reçues, à cause de la dynamique (porteur, horloge récepteur, satellite) on montre que :
Pour le premier satellite Sat1 :
- pour la voie ponctuelle :
lp-|' = Ipn — ( Ip22 . Ipi2 " Qp22 - QP12)- 2/T — ( Ip33 . Ipi3 " Qp33 • Qpiβ)- 2/T Qpi' = Qρ-11 - ( Ip22 -QP12 + QP22 - 'P12)- 2/T - ( Ip33 . Qp*l3 + Qp33 . Ipi3)-
- sur la voie delta :
IΔI' = l1 - ( IP22 - l2 - Qp22 - QΔ12)- 2/T — ( Ip33 • 'Δ13 " Qp33 - QΔ13)- 2/T QΔI' = QΔ11 — ( 'P22 -QΔ12 + Qp22 - IΔ12)- 2/T — ( Ip33 . QΔ13 + Qp33 - Llβ)- 2/T
Soit en notation complexe, avec f = -1 :
lpι'+ jQpi'=lpn+ jQpn-(lp22+ JQP22)(IP12+ jQpi2)2/T-(lp33+ jQp33)(lpi3+ jQpi3)2/T l'+ JQΔ1 =IΔ11+ JQΔ11 - P22+ JQP22)(IΔ12+ JQΔ12)2/T-(1P33+ JQP33)('Δ13+ JQΔ13) /T
Pour le deuxième satellite Sat2:
lp2'+ JQP2 = IP22+ JQP22~(IP11+ jQpil)('p21+ jQp2l)/ -(lp33+ jQp33)('P23+ jQ 23)/ IΔ2 + JQΔ2' = 'Δ22+ JQΔ22 ~(IP11+ jQpil)(lΔ21+ jQΔ2l)/ -(lp33+ JQP33)('Δ23+ JQΔ23)/
Pour le troisième satellite Sat3 :
Ip3 + jQp3'= IP33+ JQP33 "(IP11+ jQpil)(lp31+ jQp3l)/ -(lp22- jQp22)('p32+ jQp32)/T lΔ3' + JQΔ3 - 'Δ33+ JÛΔ33 _(lpi1+ JQPH)('Δ31+ jQΔ3l)/ -(Ip22_ JQP22)('Δ32+ JQΔ32)/T
Généralisation :
Sur la voie ponctuelle :
Ipi = 'Pu — ∑ surx différent de i ( Ipxx - Ipix " Qpxx • Qpix)- 2/T Qpi = Qpii — ∑ surx différent de i( Ipxx -Qpix + Qpxx • Ipix)- 2/T Sur la voie delta :
'Δi = 'Δii — ∑ surx différent de i ( 'Pxx - 'Δix " Qpxx • QΔJX)- 2/T QΔ'I = QΔH - ∑ sur x différent de i ( Ipxx -QΔÎX + Qpxx - IΔÎX)- 2
Soit en notation complexe, avec = -1 :
lp|' + j Qpj' = Ipii + j Qpjj — Σ sur x différent de i (lpχx+ jQpχx)('pix+ jQpix)2/T IΔJ' + j QΔÎ' = IΔU + j QΔU - ∑ sur x différent de i ('pχx+ jQpχx)(lΔix+ jQΔix)2/T
Afin de rendre la notation des indices plus systématique, l'indice ii adresse le canal corrélateur Cii du sous-ensemble Si qui traite le signal reçu, différent des autres canaux corrélateur Cix du sous-ensemble Si qui, eux, traitent les signaux locaux des autres satellites d'ordre respectif x, issus des canaux corrélateurs Cxx des autres sous-ensembles Sx.
Dans une variante du récepteur avec correction d'erreurs d'inter- corrélation, selon l'invention, les canaux corrélateurs sont attaqués en bande de base avec des signaux I et Q.
La figure 4 montre un canal corrélateur 50 fonctionnant avec un signal reçu Br en bande de base. Comme dans le cas du canal corrélateur 10 de la figure 1 , le canal corrélateur 50 en bande de base comporte une voie de corrélation 52 en phase et en quadrature entre le signal reçu en bande de base, sous forme de deux signaux I et Q en quadrature, et deux respectives porteuses locales Fi, FQ. Ces porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus) sont générées par un oscillateur à commande numérique de porteuse 54 (NCO p) du récepteur.
Les signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse sont ensuite corrélés dans une voie de corrélation de code 56 avec les codes locaux, ponctuel Cp et delta Δ, fournis par un générateur numérique de codes locaux 58.
Les corrélations de code sont ensuite intégrés par un respectif intégrateur 60 pour fournir des signaux lP, lΔ , QPι QΔ en sortie du canal corrélateur 50.
La figure 5 montre un sous-ensemble de rang i du récepteur selon l'invention fonctionnant en bande de base.
Comme dans le récepteur de la figure 2 fonctionnant avec les signaux reçus, le récepteur en bande de base comporte N sous-ensembles de réception pour N satellites reçus. Chaque sous-ensemble Si de rang i, avec i= 2, 3, ... N, comporte un canal corrélateur Cii pour un satellite reçu
Sati et N-1 corrélateurs supplémentaires CM , Cix, ... CiN pour les satellites
supplémentaires Sat1 , Satx, ...SatN, avec x différent de i. Le canal corrélateur Cii et les canaux supplémentaires ayant la structure du canal corrélateur en bande de base de la figure 4. Le sous-ensemble Si comporte, en outre : - un oscillateur à commande numérique de porteuse OPi (NCO p) pour fournir des porteuses locales Fn, FQI pour les N corrélateurs du sous- ensemble Si considéré et un générateur numérique de codes locaux OCi (NCO c) pour fournir les codes locaux, ponctuel Cpi et delta Δi, pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré ; - un premier Mli et un second MQi multiplicateurs fournissant pour les autres sous-ensembles du récepteur un premier Slli et un second SIQi signaux locaux résultant de la modulation des signaux en quadrature Fn et FQI de la porteuse locale par le code ponctuel Cpi du sous-ensemble considéré, pour effectuer la corrélation de code modulé par la porteuse du satellite considéré avec les codes modulés par la porteuse des autres satellites ;
- un correcteur CRi de corrélation fournissant à partir des signaux Ipix, IΔIX , Qpix, QΔIX en sortie des N canaux corrélateurs du sous-ensemble considéré Si et des signaux lpχχ, Qp^ en sortie des canaux corrélateurs de signal reçu des autres sous-ensembles Sx, avec x différent de i, des signaux corrigés lPi', lΔi' , Qpi', QΔi' .
-un discriminateur de porteuse DPi fournissant à travers un correcteur de boucle de porteuse CBPi un signal de contrôle Vcpi de l'oscillateur à commande numérique de porteuse (NCO p) pour fournir des porteuses locales Fn, FQI pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré ;
- un discriminateur de boucle de code DCi fournissant à travers un correcteur de boucle de code CBCi un signal de contrôle Vcci du générateur numérique de codes locaux Oci (NCO c) pour fournir les codes locaux, ponctuel Cpi et delta Δi pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré.
La figure 6 montre un récepteur en bande de base pour trois satellites Sat1 , Sat2 et Sat3 comportant un premier S1 , un deuxième S2 et un troisième S3 sous-ensembles de réception ayant trois canaux corrélateurs chacun. Les sous- ensembles de réception S1 , S2 et S3 comportent les
mêmes éléments que le sous-ensemble détaillé de la figure 4 fonctionnant en bande de base.
Le récepteur de la figure 6 est configuré pour effectuer les mêmes corrections que celles du récepteur de la figure 3 sauf que l'on remplace T/2 par T dans les formules de correction.
Par exemple pour le satellite 1 : lρi'+ jQp-l' = lpil+ jQpn "(Ip22+ JQP22)('P12+ JQP12)/ "(Ip33+ JQP33)(IP13+ JQ 13)/ l'+ JQΔI' = l1+ JQΔ11 "(Ip22+ JQP22)(IΔ12+ JQΔ12)/ "(Ip33+ JQP33)('Δ13+ JQΔ13)/
Dans une variante de configuration, le récepteur selon l'invention utilise trois corrélateurs de code :
- une voie avance ( , QA),
- une voie ponctuelle (Ip, QP), et
- une voie retard (IR, QR), la voie delta étant équivalente à la voie avance moins la voie retard.
Dans une autre variante du récepteur selon l'invention, on applique le même procédé sur la voie delta reconstituée en sortie des corrélateurs par les formules :
Les inter-corrélations sont calculées deux fois dans la description précédente. En fait, il est possible d'économiser des corrélateurs grâce à la formule ci-dessous : Pour le premier satellite Sat1 , on calcule (Ip, lΔ, Qp, QΔ) 12 et (Ip, lΔ, Qp,
QΔ) 13 en plus de (lP, lΔ, Qp, QΔ) 11
lp*l'+ jQp*|' = lpπ+ jQpn ~(lp22+ JQP22)(IP12+ j Qpi2)/T-(lp33+ j Qp33)(lpi3+ jQpi3)/ • l'+ JQΔI' = l1+ jQΔ11 "(Ip22+ JQP 2)('Δ12+ JQΔ12)/T— (Ip33+ JQP33)(1Δ13+ JQΔ13)/
Pour le deuxième satellite Sat2, on calcule (lP, lΔ, Qp, QΔ) 23 en plus de (IP, lΔ, Qp, QΔ) 22
IP2 + jQp2 = IP22+ JQP22-('P11+ jQpil)(lpi2 - jQpi2)/T— (Ip33+ jQp33)(lp23+ jQp23)/T IΔ2'+ JQΔ2' = IΔ22+ JQΔ22 +(Ipi1+ jQpn)(lΔ12 " JQΔ12) -(IP33+ JQP33)(IΔ23+ JQΔ23)
Pour le troisième satellite 3, on ne calcule rien de plus que (Ip, lΔ, Qp,
QΔ) 33
Ip3 + jQp3 = Ip33+ JQP33 -(lpi1 + jQpil)(lpi3" jQpi3)/T-(lp22+ jQp22)(lp23- jQp23)/T lΔ3 + JQΔ3' = 'Δ33+ JQΔ33+(IP11+ JQP1 I)(IΔ13_ JQΔ13)/T+(I 22+ JQP22)0Δ23- JQΔ23)/
En généralisant, pour x > i :
Qp» = - QpiX
'Δxi = " 'ΔÎX
En résumé, au lieu d'avoir N2-N canaux corrélateurs en plus on en a (N2-N)/2.
Les termes IPH et Qp dans les formules, estimation de l'amplitude complexe des signaux reçus respectivement des satellites i, ne tiennent pas compte des corrections. Afin d'améliorer la précision, on pourrait les remplacer par IPI' et QPi ' dans les formules. Dans ce cas, elles deviennent :
Ipi' + j Qpi' = Ipϋ + j Qpϋ — Σ sur x différent de i ('pχ'+ jQpχ')(lpix+ jQpix)2/T i' + j QΔi' = IΔH + j QΔU - ∑ sur x différent de i (lpχ'+ jQpχ')(lΔix+ jQΔix)2/T
La problème qui se pose alors est que l'application des formules demande des entrées IPI' et QPI' qui sont elles mêmes les sorties du calcul. Afin de pallier à cela, dans une variante du récepteur selon l'invention, on peut utiliser à chaque itération du calcul les termes corrigés lPi' et QP|' de l'itération précédente, en initialisant le calcul avec des termes I π et Qpπ non corrigés, après la phase d'acquisition et de convergence :
( 'Pi' + j Qpi" )n = ( Ipii + j Qpii )n ~ ∑surx différent de i (lpχ'+ jQpχ')n-1 .(lpiχ+ jQpix) n • 2/T ( IΔÎ' + j QΔÎ' )n = ( I Π + j QΔU )n _ ∑surx différent de i (lpχ'+ jQpχ')n-1 .('Δix+ jQΔix)n • 2/T
L'itération indicée par n peut être soit dans le temps, correspondant à chaque fois à des données nouvelles, soit celle d'un calcul récursif convergeant vers la solution idéale. Dans une variante du récepteur selon
l'invention, lorsque le signal reçu est filtré (spectre limité), il est possible et recommandé d'appliquer le même filtrage aux signaux locaux. Cela oblige par contre, à mettre en place un filtre pour chaque signal local, donc un par satellite, contrairement au signal reçu qui est unique. Nous allons voir, par la suite, un procédé d'acquisition du signal par le récepteur selon l'invention.
On acquiert un premier satellite, sans correction, par un processus de recherche classique en boucle ouverte, bien connu de l'homme de l'art. A l'issue de ce processus, on passe en poursuite, on en déduit le signal local de ce premier satellite et on corrige les inter-corrélations sur les autres canaux en phase de recherche (en boucle ouverte). Cela permet d'acquérir les satellites les plus faibles (en dernier) en réduisant le risque de se tromper à cause d'une corrélation avec le signal d'un autre satellite plus puissant.
A chaque fois qu'un nouveau satellite est acquis et poursuivi, on calcul et on applique les corrections d'intercorrelation sur les mesures de tous les autres satellites déjà poursuivis.
Le récepteur selon l'invention présente une excellente stabilité. En effet, du fait que les coefficients d'inter-corrélation sont nettement inférieurs à 1 (-24 dB pour les codes C/A), les boucles de poursuites sont stables et convergent vers un état où il n'y a plus d'erreur d'inter-corrélation.
Le récepteur selon l'invention permet l'estimation des erreurs d'inter-corrélation en temps réel, sur les échantillons cumulés I et Q ponctuels et deltas, grâce à des canaux supplémentaires, par corrélation entre les codes locaux des satellites poursuivis et la correction des échantillons cumulés I et Q ponctuels et deltas avant les discriminateurs de phase de porteuse et de code.
Le récepteur selon l'invention élimine complètement les erreurs d'inter-corrélation entre tous les satellites dont le signal est poursuivi, en régime permanent, après une phase de convergence rapide. Les erreurs résiduelles, dues aux bruits thermiques et aux traînages des boucles, dépendent du rapport signal sur bruit, de la dynamique et des bandes de boucle. Pour des applications à très faible dynamique (station sol) le gain de la méthode peut être très important, faisant passer l'erreur de mesure de quelques mètres à quelques dizaines de centimètres, soit un facteur 10.
Claims
1. Récepteur de positionnement par satellites avec correction d'erreurs d'inter-corrélation entre les satellites, le récepteur comportant un canal de corrélation Cii d'ordre i par satellite reçu, avec i = 1 , 2, ..N, N étant le nombre de satellites reçus (Sat1 , Sat2, ...SatN), chaque canal corrélateur
Cii ayant :
- une voie de corrélation de porteuse (12), en phase et en quadrature entre le signal reçu (Sr , Br) et deux respectives porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus) générées par un oscillateur à commande numérique de porteuse (NCO p) ;
- une voie de corrélation de code (16) à partir des signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature, avec les codes locaux du satellite reçu, fourni par un générateur numérique de codes locaux ;
- un intégrateur (20) pour fournir, pour chaque code local, des signaux lc Qc en sortie du canal corrélateur Cii du satellite reçu, c désignant chacun des codes locaux , caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque canal corrélateur Cii du satellite reçu autant de canaux corrélateurs supplémentaires Cix que de satellites supplémentaires reçus avec x =1 , 2, ...N et x différent de i, et en ce qu'on corrèle les codes locaux du satellite reçu avec les codes locaux des autres satellites supplémentaires Cix.
2. Récepteur de positionnement par satellites selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les codes locaux du satellite reçu pour la voie de corrélation de code (16, 56) sont un code ponctuel et un code delta, la voie de corrélation de code comportant en fait deux voies de corrélation : - une voie ponctuelle (lP, QP),
- une voie delta (lΔ, QΔ)-
3. Récepteur de positionnement par satellites selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les codes locaux du satellite reçu pour la voie de corrélation de code (16, 56) sont un code ponctuel, un code avance et un code retard, et en ce l'intégrateur (20) fournit des signaux (Ip, QP , lA , QA , IR , QR), la voie de corrélation de code comportant trois voies de corrélation :
- une voie avance (lA, QA),
- une voie ponctuelle (Ip, QP), et - une voie retard (lR, QR), la voie delta étant reconstituée à partir de la voie avance moins la voie retard par les formules : QΔ = QA- QR
4. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte N sous-ensembles de réception Si, chaque sous-ensemble Si de rang i ayant le canal corrélateur Cii du signal du satellite reçu d'ordre i et N-1 canaux corrélateurs supplémentaires CM , Ci2, .Cix, ... CiN pour les satellites supplémentaires reçus, x = 1 , 2,..N et x différent de i, chaque canal corrélateur Cii de signal reçu étant attaqué par son entrée de réception (Er) par le signal reçu (Sr), chacun des canaux corrélateurs supplémentaires d'un sous-ensemble Si, recevant respectivement, d'une part, à son entrée de signal reçu (Er), un signal local Slox résultant de la modulation de la porteuse locale (F|X) par le code local ponctuel (Cpx) du canal corrélateur Cxx du satellite reçu d'ordre x, et, d'autre part, à ses entrées locales de porteuse locale et des codes locaux, les respectives porteuses locales en quadrature (Fn, FQI) et les codes locaux (Cpi et Δi) du canal corrélateur (Cii du signal reçu du satellite d'ordre i.
5. Récepteur de positionnement par satellite selon la revendication
4, caractérisé en ce chaque canal corrélateur Cix de rang x dans le sous- ensemble Si, avec x =1 , 2,... N , comporte :
- la voie de corrélation de porteuse (12) en phase et en quadrature entre le signal reçu et deux respectives porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus) ;
- la voie de corrélation de code (16) à partir des signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature avec les codes locaux ponctuel (Cpi) et delta (Δi) du satellite d'ordre i ;
- un intégrateur (20) pour fournir des signaux lpιx, lΔix , Qpix, QΔix en sortie du canal corrélateur, le sous-ensemble Si comportant, en outre :
- un oscillateur à commande numérique de porteuse (OPi) (NCO p) pour fournir des porteuses locales Fn, FQi pour les N corrélateurs du sous- ensemble Si considéré et un générateur numérique de codes locaux (OCi) pour fournir le codes locaux, ponctuel (Cpi) et delta (Δi), pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré ;
- un multiplicateur Mi fournissant pour les autres sous-ensembles Sx du récepteur un signal local Sloi), résultant de la modulation du la porteuse locale (Fn) par le code ponctuel (Cpi) du sous-ensemble considéré Si, pour effectuer la corrélation de code modulé par la porteuse du satellite considéré avec les codes modulés par les porteuses des autres satellites ;
- un correcteur CRi de corrélation fournissant à partir des signaux Ipix, IΔÏX , Qpix, QΔJX en sortie des N canaux corrélateurs du sous-ensemble considéré (Si), x prenant, pour ces signaux lPix, lΔiX , QpiX, QΔιx, les valeurs 1 à N, et des signaux lpxx, IQXX en sortie des canaux corrélateurs Cxx de signal reçu des autres sous-ensembles Sx, des signaux corrigés lPj', lΔι', QPi', QΔi'.
- un discriminateur de porteuse DPi fournissant à travers un correcteur de boucle de porteuse CBPi un signal de contrôle Vcpi de l'oscillateur à commande numérique de porteuse (NCO p) pour fournir des porteuses locales (Fn, FQI) pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré ;
- un discriminateur de boucle de code DCi fournissant à travers un correcteur de boucle de code CBCi un signal de contrôle Vcci du générateur numérique de codes locaux (OCi) (NCO c) pour fournir les codes locaux, ponctuel (Cpi) et delta (Δi) pour les N corrélateurs du sous-ensemble Si considéré.
6. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un premier (S1), un deuxième (S2) et un troisième (S3) sous-ensemble de réception ayant trois canaux corrélateurs chacun pour recevoir trois satellites .
7. Récepteur de positionnement par satellite selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premier (S1), deuxième (S2), et troisième sous- ensembles (S3) du récepteur comportent respectivement un premier (C11), un deuxième (C22) et un troisième (C33) canaux corrélateurs de signal attaqués à leur entrée de réception (Er) par le signal Sr reçu par le récepteur, chaque sous-ensemble comportant en outre :
- dans le premier sous-ensemble (S1), deux autres canaux corrélateurs supplémentaires C12 et C13 attaqués respectivement à leur entrée de réception par des signaux locaux Slo2, Slo3 issus respectivement d'un multiplicateur M2 et d'un multiplicateur M3, le signal Slo2 résultant de la modulation de la porteuse locale F12 par le code ponctuel Cp2 du deuxième satellite et le signal Slo3 résultant de la modulation de la porteuse locale F!3 par le code ponctuel Cp3 du troisième satellite ;
- dans le deuxième sous-ensemble (S2), deux autres canaux corrélateurs supplémentaires C21 et C23 attaqués respectivement à leur entrée de réception par des signaux locaux Slo1 , Slo3 issus respectivement d'un multiplicateur M1 et du multiplicateur M3, le signal Slo1 résultant de la modulation de la porteuse locale F par le code ponctuel Cpi du premier satellite ;
- dans le troisième sous-ensemble (S3), deux autres canaux corrélateurs supplémentaire C31 et C32 attaqués à leur entrée de réception par les signaux locaux Slo1 , Slo2 issus respectivement des multiplicateurs M1 et M2 ; chaque corrélateur de chacun des sous-ensembles comportant :
- la voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature (12) entre le signal à leur entrée de réception et deux respectives porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus), Fn, FQI pour le premier sous- ensemble (S1), F|2, FQ2 pour le deuxième (S2) et F|3, FQ3 pour le troisième (S3), ces porteuses étant générées respectivement, pour chacun des sous- ensembles (S1 , S2 et S3), par un premier (OP1), un deuxième (OP2) et un troisième (OP3) oscillateurs à commande numérique de porteuse (NCO p) ;
- la voie de corrélation de code (16) à partir des signaux I, Q en sortie de la voie de corrélation de porteuse en phase et en quadrature avec les codes locaux, ponctuel (Cp1 , Cp2, Cp3) et delta (Δ1 , Δ2, Δ3) des satellites respectivement d'ordre 1 , 2, 3, fournis par un générateur numérique de codes locaux (OC1 , OC2 et OC3) respectivement pour chaque sous- ensemble ; - un intégrateur par canal corrélateur pour fournir respectivement des signaux lPιx, lΔιx> Qpix, QΔιx en sortie du canal corrélateur C1x ; lP2x, lΔ2x, Qp2χ, QΔ2X, en sortie canal corrélateur C2x et lP3x IΔ3X, Qp3x, QΔ3X en sortie canal corrélateur C3x, avec x=1 , 2, 3, chaque sous-ensemble de trois corrélateurs comportant :
- un correcteur (Cr1 , Cr2, Cr3) de corrélations fournissant à partir des signaux IPIX, lΔ|X, QPIX, QΔfX, avec i=1 , 2, 3, en sortie des N canaux corrélateurs du sous-ensemble considéré (S1 , S2, S3) et des signaux lPxx, QPxx, en sortie des canaux corrélateurs de signal reçu (d'ordre x) des autres sous-ensembles (Sx), des signaux corrigés, lP1', lΔ ', QP1', QΔι' en sortie du premier correcteur Cr1 , lp2', lΔ2 , QP2 , QΔ2 en sortie du deuxième correcteur Cr2, lP3', lΔ3', Qp3', QΔ3' en sortie du troisième correcteur Cr3, les signaux lPxx, QPxXι en sortie des canaux corrélateurs de signal reçu, attaquant les correcteurs, étant les signaux Ip22, IP33, QP22, Qp33 pour le correcteur Cr1 , Ipn, lp33, Qpn, Qp33 pour le correcteur Cr2 et lP11, lP22, Qpn, QP22 pour le correcteur Cr3,
- un discriminateur de porteuse (DP1 , DP2, DP3) fournissant respectivement à travers un correcteur de boucle de porteuse (CBP1 , CBP2, CBP3) un signal de contrôle (Vcp1 , Vcp2 Ncp3) du respectif l'oscillateur à commande numérique de porteuse (OP1 , OP2, OP3) (NCO p) pour fournir des porteuses locales Fn, FQI, pour le premier sous-ensemble (S1), F|2, FQ2 pour le deuxième sous-ensemble (S2) et Fι3, FQ3 pour le troisième sous- ensemble (S3);
- un discriminateur de boucle de code (DC1 , DC2, DC3) fournissant respectivement à travers un correcteur de boucle de code
(CBC1 , CBC2, CBC3) un respectif signal de contrôle Vcc1 ,Vcc2, Vcc3 du générateur numérique de codes locaux (OC1 , OC2, OC3) (NCO c) pour fournir les codes locaux, ponctuel et delta (Cp1 , Δ1) pour les trois corrélateurs du premier sous-ensemble (S1), (Cp2, Δ2) pour les trois corrélateurs du deuxième sous-ensemble (S2) et (Cp3, Δ3) pour les trois corrélateurs du troisième sous-ensemble (S3).
8. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est configuré pour effectuer les corrections suivantes : pour le premier satellite Sat1 :
- sur la voie ponctuelle : lp*l' = Ipi1 - Ip22 • IP12 - 2/T - Ip33 . Ipi3 . 2/T Qpi' = Q n — Ip22 - QP12 - 2/T — Ip33 . Qpi3 . 2/T
- sur la voie delta :
IΔI ' = IΔ11 — IP22 - 'Δ12 2/T - I 33 . IΔ13 - 2/T
QΔI' = QΔH — I 22 • QΔI2 2/T — Ip33 . Q I3 - 2/T ;
- soit en notation complexe, avec = -1 : lp*|'+ jQpi - lpn+ jQpi1 - Ip22 ('P12+ JQP12). 2/T- Ip33 (Ipi3 +jQp*|3)- 2/T lΔl'+ JQΔ1 - lΔ11+ jQΔ11 - IP22 (1Δ12+ JQΔ12) - 2/T- Ip33 ('Δ13 +JQΔI3)- 2/T
T avec — = [(signal local (t))2 dt , T période d'intégration de l'intégrateur (20)
9. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que dans le cas où les porteuses locales ne sont pas tout à fait en phase avec les porteuses reçues on montre que : pour le premier satellite Sat1 :
- sur la voie ponctuelle :
'Pi' = 'PU - ( IP22 • 'P12 - Qp22 - QP12)- 2 T - ( Ip33 - Ipi3 " QP33 - Qpi3)- 2/T Qp*)' = Qp*)*! - ( Ip22 -QP12 + Qp22 - Ipi∑)- 2/T - ( Ip33 . Qp-13 + Qp33 . 2/T
- sur la voie delta :
i' = 'Δ11 - ( Ip22 • IΔ12 - Qp22 - QΔ12)- 2/T - ( Ip33 . 1Δ13 " QP33 - QΔ13)- 2 T QΔI' = QΔ11 - ( IP22 -QΔ12 + QP22 • 'Δ12). 2/T - ( Ip33 . QΔ-|3 + Qp33 . IΔ13). 2/T
- soit en notation complexe, avec = -1 : lpi'+ jQpi'=lpi1+ jQpi1-(lp22+ JQP22)('P12+ jQpi2)2/T-(lp33+ jQp33)('pi3+ jQpi3)2/T lΔl'+ jQΔ1 -IΔ11+ JQΔ11 ~(IP22+ jQ 22)( l2+ JQΔ12)2/T-(IP33+ JQP33)0Δ13+ JQΔ13)2/T pour le deuxième satellite Sat2 :
lp2'+ JQP2 -IP22+ JQP22~(IP11+ jQpil)(lp21+ jQp2l)2/T-(lp33+ jQp33)('P23+ jQp23)2/T IΔ2'+ jQΔ2 =lΔ22+ JQΔ22~(IP11+ JQPH)(IΔ21+ JQΔ2I)2/T-(IP33+ JQP33)(IΔ23+ JQΔ23)2/T
et en ce que pour le troisième satellite Sat3 :
Ip3 + jQp3 = 1P33+ jQp33 "(lpi1+ jQpil)(lp31 + jQp3l)2/T-(lp22- jQp22)('P32+ JQP32) /T lΔ3' + JQΔ3 '= IΔ33+ JQΔ33 "(Ipi1+ jQpi l)(lΔ31+ jQΔ3l)2/T -(Ip22" JQP22) Δ32+ JQΔ32) /T
et en ce qu'en généralisant :
- sur la voie ponctuelle :
Ipi — Ipii — ∑ sur x différent de i ( IPXX - Ipix " Qpxx - Qpix)- 2 T Qpi = Q ϋ — ∑ sur x différent de i( xx -Qpix + Qpxx - ' Pix) - 2/T
- sur la voie delta :
Ui = 'Δii — ∑ surx différent de i ( 'Px - 'Δix " Qpxx • QΔix)- 2/T QΔJ = QΔϋ — ∑ sur x différent de i ( Φxx -QΔix + Qpxx - >Δix)- 2/T
soit en notation complexe, avec j2 = -1 :
Ipi' + j Qp|' = Ipϋ + j Qp|i - Σ surx différent de i (lpχx+ jQpχx)(lpix+ jQpiχ)2/T IΔÎ' + j QΔi' = IΔU + j QΔU _ ∑ sur x différent de i (lpχx+ jQpχx)(lΔix+ jQΔix)2/T
10. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque canal corrélateur (50) fonctionne avec un signal reçu (Br) en bande de base, sous forme de deux signaux I et Q en quadrature.
11. Récepteur de positionnement par satellite selon la revendication 10, caractérisé en ce que le canal corrélateur (50) en bande de base comporte une voie de corrélation (52) en phase et en quadrature entre le signal reçu en bande de base, sous forme de deux signaux I et Q en quadrature, et deux respectives porteuses locales Fi, FQ, ces porteuses locales en quadrature (sinus, cosinus) étant générées par un oscillateur à commande numérique de porteuse (54) (NCO p) du récepteur.
12. Récepteur de positionnement par satellite selon la revendication 11 , caractérisé en ce que le récepteur en bande de base comporte N sous-ensembles de réception pour N satellites reçus, chaque sous-ensemble Si de rang i, avec i= 2, 3, ... N, comporte un canal corrélateur Cii pour un satellite reçu Sati et N-1 corrélateurs supplémentaires CM , Cix, ... CiN pour les satellites supplémentaires Sat1 , Satx, ...SatN, avec x différent de i, le canal corrélateur Cii et les canaux supplémentaires de chaque sous- ensemble Si comportant en outre : - un premier MM et un second MQi multiplicateurs fournissant pour les autres sous-ensembles du récepteur un premier SLIi et un second SLQi signaux locaux résultant de la modulation des signaux en quadrature FQI et Fli de la porteuse locale par le code ponctuel Cpi du sous-ensemble considéré, pour effectuer la corrélation de code modulé par la porteuse du satellite considéré avec les codes modulés par la porteuse des autres satellites.
13. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il est configuré pour effectuer les corrections suivantes :
pour le premier satellite Sat1 :
lpi'+ jQp*]' = lpil+ jQpn "(Ip22+ JQP22)(IP12+ JQP12)/ "(Ip33+ jQp33)(lpi3+ JQP13)/ IΔ-|'+ JQΔI' = IΔ11+ JÛΔ11 "(IP22+ JQP22)(IΔ12+ jQΔ12)/T -(lP33+ JQP33) Δ13+ JQΔ13) T
14. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que la voie delta est reconstituée en sortie des corrélateurs par les formules :
QΔix = QAix- QRix
15. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que, pour économiser des corrélateurs, les inter-corrélations sont calculées par :
- pour le premier satellite Sat1 , par (lP, lΔ, QP, QΔ) 12 et (lP, lΔ, QP, QΔ)13 en plus de (lP, lΔ, QP, QΔ) n
lpi'+ jQpi' = lpn+ jQpn ~(lp22+ JQP22)('P12+ j Qpi2)/ -(lp33+ j Qp33)('pi3+ JQP13)/ lΔl'+ JQΔ-T = l1+ JQΔ11 "(IP22+ JQP22)0Δ12+ JQΔ12)/T-(IP33+ JQP33)(IΔ13+ JQΔ13)/
- pour le deuxième satellite Sat2, par (lP, lΔ, Qp, QΔ) 23 en plus de (lP,
Ip2 + jQp2 = I 22+ JQP22-('P11+ jQpil)(lpi2 " jQ 12)/ ~(lp33+ jQp33)(lp23+ jQp23)/ lΔ2'+ JQΔ2' = IΔ22+ JQΔ22 +('P11+ JQPH)(IΔ12 " JQΔ12) -(IP33+ JQP33)(IΔ23+ JQΔ23)
et en ce que pour le troisième satellite St3, on ne calcule rien de plus que (Ip, lΔ, Qp, QΔ) 33
Ip3 + JQP3 = IP33+ JQP33 ~(IP11+ jQpil)(lp13" jQpi3)/T-(lp22+ jQp22)(' 23- JQP23)/ IΔ3 + JQΔ3 = 'Δ33+ JQΔ33+('PH+ JQPH)(IΔ13" JQΔ13)/ +(IP22+ JQP22)(IΔ23" JQΔ23)/
et en ce qu'en généralisant t, pour x > i : lpx| = + lpiX
Qpxi = " Qpix 'Δxi = " 'Δix QΔxi = + QΔix
16. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu' afin d'améliorer la précision de l'estimation de l'amplitude complexe des signaux reçus respectivement des satellites i, on remplace les termes IRJ et QPϋ dans les formules, par les termes lPi ' et QPi ', les formules devenant alors : Ipi' + j Qpi' = Ipϋ + j Qpϋ — ∑ sur x différent de i ('pχ'+ jQpχ')(lpix+ jQpix)2/T Ui' + j QΔÎ' = 'ΔΠ + j QΔΠ - ∑ sur x différent de i (lpχ'+ jQpχ')(lΔix+ jQΔix)2/T
17. Récepteur de positionnement par satellite selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on utilise, à chaque itération du calcul, les termes corrigés IPI et QPi ' de l'itération précédente, en initialisant le calcul avec des termes Ipπ et QPii non corrigés, après la phase d'acquisition et de convergence :
( Ipj' + j Qpi' )n = ( Ipii + j Qpii )n ~ ∑sur x différent de i (lpχ'+ jQpχ')n-1 -('pix+ jQpix) n - 2/T ( Ui' + j ÛΔi' )n = ( Uii + j QΔU )n _ ∑sur x différent de i (lpχ'+ jQpχ')n-1 .(Uix+ jQΔix)n - 2/T
18. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce lorsque le signal reçu est filtré
(spectre limité), on applique le même filtrage aux signaux locaux.
19. Récepteur de positionnement par satellite selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'on acquiert un premier satellite, sans correction, par un processus de recherche classique en boucle ouverte, en ce qu'à l'issue de ce processus on passe en poursuite, on en déduit le signal local de ce premier satellite et on corrige les inter-corrélations sur les autres canaux en phase de recherche (en boucle ouverte) et en ce qu'à chaque fois qu'un nouveau satellite est acquis et poursuivi, on calcule et on applique les corrections d'intercorrelation sur les mesures de tous les autres satellites déjà poursuivis.
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