FR3047567B1 - Procede de detection d'une fausse synchronisation d'un recepteur avec un satellite, recepteur et produit programmme d'ordinateur associes - Google Patents

Procede de detection d'une fausse synchronisation d'un recepteur avec un satellite, recepteur et produit programmme d'ordinateur associes Download PDF

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Abstract

Ce procédé (100) est mis en œuvre après la phase d'acquisition et comprend les étapes suivantes : - générer (110) un premier et un deuxième signaux de test ; - pour chaque intervalle de corrélation, déterminer (120) un premier corrélateur ponctuel correspondant à la valeur de corrélation entre le signal reçu et le premier signal de test, et un deuxième corrélateur ponctuel correspondant à la valeur de corrélation entre le signal reçu et le deuxième signal de test ; - déterminer (140) une première et une deuxième valeurs d'énergie correspondant à l'énergie respectivement des premiers et des deuxièmes corrélateurs ; - déterminer (150) un indicateur de fausse synchronisation en fonction de la différence de la première et de la deuxième valeurs d'énergie ; - détecter (160) une fausse synchronisation en fonction cet indicateur.

Description

Procédé de détection d’une fausse synchronisation d’un récepteur avec un satellite, récepteur et produit programme d’ordinateur associés
La présente invention concerne un procédé de détection d’une fausse synchronisation d’un récepteur avec un satellite lors d’une phase d’acquisition d’un signal de navigation issu de ce satellite.
Un tel satellite fait partie d’un système global de positionnement par satellites connu également sous le sigle anglais GNSS (pour « Global Navigation Satellite System »).
De manière générale, un système GNSS est composé d’une pluralité de satellites permettant à un récepteur mobile de déterminer sa position dans un repère terrestre, sa vitesse et l’heure.
Il existe actuellement plusieurs systèmes GNSS parmi lesquels on peut notamment citer le système GPS, le système GLONASS ou encore le système GALILEO dont la mise en service est prévue prochainement.
Les satellites d’un tel système GNSS sont aptes à émettre des signaux électromagnétiques comprenant notamment une information de navigation.
Chaque information de navigation comprend généralement des données relatives au temps d’émission par le satellite du signal correspondant et à la position courante du satellite. En particulier, les données relatives à la position courante du satellite contiennent généralement l’almanach donnant une position grossière du satellite et les éphémérides donnant la position courante exacte du satellite. L’information de navigation est portée par une onde porteuse et modulée par un code d’étalement propre à chaque satellite. Ainsi, les signaux sont émis par les satellites en utilisant une technique d’étalement de spectre.
Le récepteur est apte à recevoir les signaux émis par les satellites et à en extraire l’information de navigation pour notamment déterminer la distance jusqu’au satellite ayant émis le signal correspondant. Cette distance, appelée également pseudo-distance, est déterminée en analysant le temps de propagation du signal correspondant.
Pour déterminer sa position, sa vitesse et l’heure, le récepteur met en œuvre un traitement numérique des informations de navigation issues d’au moins trois satellites différents.
En pratique, pour avoir une position plus précise, le récepteur a besoin d’informations de navigation issues d’au moins quatre satellites différents.
Plus précisément, pour acquérir l’information de navigation d’un satellite donné, le récepteur met en œuvre deux phases traitant les signaux issus de ce satellite.
Lors d’une phase initiale, appelée dans l’état de l’art, phase d’acquisition, le récepteur génère un signal local contenant notamment un code d’étalement local présentant l’image du code d’étalement du satellite.
Comme initialement le récepteur ne connaît pas sa position, le signal local n’est pas synchronisé avec le signal reçu. Ceci signifie en particulier que le signal local est décalé en fréquence de porteuse du signal reçu d’une valeur appelée valeur de Doppler, et que le code d’étalement du signal reçu est retardé du code d’étalement local d’une valeur appelée valeur de retard.
Puis, le récepteur effectue une recherche d’un pic des corrélations entre le signal local et le signal reçu en essayant différentes valeurs de Doppler et de retard.
Lorsqu’un pic est détecté, le récepteur détermine les valeurs de Doppler et de retard correspondant à ce pic et à partir de ces valeurs, lance une phase suivante, appelée dans l’état de l’art, phase de poursuite.
Lors de la phase de poursuite, le récepteur met à jour régulièrement les valeurs de Doppler et de retard, et extrait l’information de navigation du signal émis par le satellite en utilisant notamment le code d’étalement local et les valeurs de Doppler et de retard déterminées. À l’issue de la phase d’acquisition, il est considéré que le récepteur s’est synchronisé avec le satellite ou encore s’est « accroché » au satellite.
Ceci signifie en particulier que le récepteur a pu trouver les valeurs de Doppler et de retard relatives à ce satellite pour initier la phase de poursuite.
Il arrive parfois que le récepteur synchronise son signal local correspondant au satellite recherché sur le signal reçu d’un autre satellite, ce qui conduit à une mesure de distance erronée, et donc potentiellement à un positionnement faux.
Dans ce cas, il s’agit d’une fausse synchronisation ou d’un faux « accrochage ».
Cela se produit par exemple lorsque la corrélation entre le signal local et le signal reçu du satellite recherché donne moins d’énergie que la corrélation avec le signal reçu d’un autre satellite, à cause d’un écart de puissance reçue élevé.
Il existe dans l’état de l’art différentes méthodes permettant d’éviter une telle fausse synchronisation.
Ainsi, une méthode utilisée de manière conventionnelle, consiste à vérifier la cohérence entre la position du satellite calculée à partir des éphémérides contenues dans l’information de navigation et celle calculée à partir de l’almanach, contenant les identifiants des satellites, contrairement aux éphémérides. L’incohérence entre ces valeurs signifie donc une fausse synchronisation.
Toutefois, cette méthode n’est pas complètement satisfaisante. En particulier, elle nécessite de recueillir la totalité des éphémérides contenues dans l’information de navigation ce qui est relativement long. En pratique, cela peut prendre jusqu’à deux minutes.
On conçoit alors que cela pénalise le fonctionnement du récepteur, notamment suite à un masquage du satellite, et ne permet pas d’assurer une continuité de service.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient. À cet effet, l’invention a pour un objet un procédé de détection d’une fausse synchronisation d’un récepteur avec un satellite lors d’une phase d’acquisition d’un signal de navigation issu de ce satellite, le satellite faisant partie d’un système global de positionnement par satellites, le signal de navigation étant de type simple ou de type complexe ; le signal de chaque type comprenant une voie de données comportant une information de navigation modulée par un code d’étalement de données propre à ce satellite et portée par une onde porteuse. Le signal de type complexe comprenant en outre une voie pilote comportant un code d’étalement pilote propre à ce satellite et portée par une onde porteuse ; lors de la phase d’acquisition, le récepteur étant apte à recevoir le signal de navigation émis par le satellite, à générer une image locale du code d’étalement de données et une image locale de l’onde porteuse pour un signal de type simple ou complexe, et à générer en outre une image locale du code d’étalement pilote pour un signal de type complexe.
Le procédé est mis en œuvre après la phase d’acquisition pendant une phase de convergence et comprenant les étapes suivantes : - générer un premier signal de test comprenant l’image locale de l’onde porteuse et un premier code d’étalement de test, et un deuxième signal de test comprenant l’image locale de l’onde porteuse et un deuxième code d’étalement de test ; pour un signal de type simple, le premier et le deuxième codes d’étalement de test étant des codes dont la somme correspond à l’image locale du code d’étalement de données ; pour un signal de type complexe, le premier et le deuxième codes d’étalement de test correspondant aux images locales respectivement du code d’étalement de données et du code d’étalement pilote ; - pour chaque intervalle de corrélation d’une pluralité d’intervalles de corrélation, déterminer un premier corrélateur ponctuel correspondant à la valeur de corrélation entre le signal reçu et le premier signal de test, et un deuxième corrélateur ponctuel correspondant à la valeur de corrélation entre le signal reçu et le deuxième signal de test ; - déterminer une première et une deuxième valeurs d’énergie correspondant à l’énergie respectivement des premiers et des deuxièmes corrélateurs sur l’ensemble des intervalles de corrélation ; - déterminer un indicateur de fausse synchronisation en fonction de la différence de la première et de la deuxième valeurs d’énergie ; - détecter une fausse synchronisation lorsque l’indicateur de fausse synchronisation est supérieur à un seuil prédéterminé.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé de détection comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l’indicateur de fausse synchronisation est déterminé par l’expression suivante :
où
Er est la première valeur d’énergie ; et E2 est la deuxième valeur d’énergie ; - la première valeur d’énergie correspond à la somme des carrés de normes des premiers corrélateurs sur l’ensemble des intervalles de corrélation, et la deuxième valeur d’énergie correspond à la somme des carrés de normes des deuxième corrélateurs sur l’ensemble des intervalles de corrélation ; - le premier et le deuxième codes d’étalement de test sont décorrélés ; - l’image locale du code d’étalement de données et le premier et le deuxième codes d’étalement de test définissent chacun une période de code formée d’une pluralité chips, chaque chip prenant une valeur d’un état discrétisé parmi un ensemble d’états discrétisés, l’un de ces états, dit état zéro, correspondant à la valeur zéro de ce code ; - pour un signal de type simple, la période du premier code d’étalement de test est formée de chips d’ordre pair de l’image locale du code d’étalement de données, chaque couple desdits chips étant espacé par un chip dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro ; et la période du deuxième code d’étalement de test est formée de chips d’ordre impair de l’image locale du code d’étalement de données, chaque couple desdits chips étant espacé par un chip dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro ; et - pour un signal de type simple, la première moitié de la période du premier code d’étalement de test est formée de chips correspondant de l’image locale du code d’étalement de données, et la deuxième moitié est formée de chips dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro et la première moitié de la période du deuxième code d’étalement de test est formée de chips dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro, et la deuxième
moitié est formée de chips correspondant de l’image locale du code d’étalement de données. L’invention a également pour objet un produit programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mises en œuvre par un équipement informatique, mettent en œuvre un procédé tel que défini ci-dessus. L’invention a également pour objet un récepteur mettant en œuvre le précédé tel que défini précédemment.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d’un système global de positionnement par satellites et d’un récepteur selon l’invention ; - la figure 2 est une vue schématique d’une fonction d’autocorrélation utilisée lors du fonctionnement du système de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique d’une fonction d’inter-corrélation utilisée lors du fonctionnement du système de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue détaillée du récepteur de la figure 1 ; - la figure 5 est un organigramme d’un procédé de détection mis en œuvre par le récepteur de la figure 4 ; - les figures 6 et 7 sont des vues schématiques illustrant des codes d’étalement utilisés lors de la mise en œuvre du procédé de la figure 5 pour un signal de type simple ; et - les figures 8 et 9 sont des vues schématiques illustrant des codes d’étalement utilisés lors de la mise en œuvre du procédé de la figure 5 pour un signal de type complexe.
Dans la suite de la description, l’expression « sensiblement égal à » s'entend comme une relation d'égalité à plus ou moins 10 %.
On a en effet représenté sur la figure 1, un système global 10 de positionnement par satellites du type GNSS (de l’anglais « Global Navigation Satellite System »).
En référence à cette figure 1, le système de positionnement 10 comporte une pluralité de satellites Satn disposés sur des orbites différentes autour de la Terre pour laquelle le système de positionnement 10 est mis en place.
Le nombre total des satellites Satn est par exemple égal à 30. L’indice n correspond à un identifiant de chaque satellite Satn et varie par exemple entre 1 et 30.
Chaque satellite Satn est apte à émettre des signaux électromagnétiques S vers une partie de la surface terrestre 14 qu’il est en train de survoler.
En particulier, les satellites Satn sont disposés de telle sorte qu’au moins quatre satellites Satn sont aptes à émettre des signaux électromagnétiques de navigation S vers sensiblement chaque point de la surface terrestre 14.
La position courante de chaque satellite Satn est caractérisée par les éphémérides relatives à ce satellite ou par l’almanach de celui-ci.
Comme cela est connu en soi, les éphémérides permettent de déterminer la position exacte du satellite Satn alors que l’almanach donne une position grossière.
Chaque signal S émis par chacun des satellites Satn comprend une voie de données comportant une information de navigation.
En particulier, un tel signal S comprend une information de navigation modulée par un code d’étalement de données propre au satellite Satn ayant émis ce signal. L’information de navigation modulée est portée par une onde porteuse exp(-j</>p) selon une technique connue en soi.
Un signal S comprenant uniquement une voie de données est désigné par la suite par le terme « signal de type simple ».
Le signal S émis par au moins certains des satellites Satn comprend en outre une voie pilote comportant un code d’étalement pilote C^(0c) propre au satellite Satn ayant émis ce signal.
Un tel signal S comprenant en outre une voie pilote est désigné par la suite par le terme « signal de type complexe ».
Chaque information de navigation comprend notamment le temps d’émission du signal correspondant, les éphémérides et l’almanach du satellite Satn au moment de l’émission du signal S.
Chaque code d’étalement de données Cn(</>c) ou pilote (</>c) présente un code binaire du type pseudo-aléatoire, connu également dans l’état de l’art sous le sigle anglais PRN (pour « Pseudo Random Noise »).
Chaque code d’étalement de données C„(</>c) ou pilote C^(</>c) est un code périodique avec une période de code dénotée Lc et exprimée en un nombre entier d’unités de référence. L’unité de référence est par exemple un chip dont la durée est dénotée Tchip et exprimée en secondes.
On entend par « chip », une unité de référence correspondant à un créneau d’un code du type pseudo-aléatoire.
Chaque chip prend une valeur d’un état discrétisé parmi un ensemble d’états discrétisés, l’un de ces états, dit état zéro, correspondant à la valeur zéro de ce code.
Les codes d’étalement de données C^(</>c) ou pilote c£(</>c) sont caractérisés par ses fonctions d’autocorrélation Rnn déterminées respectivement par les formules suivantes :
Notamment, dans le point τ = 0, dit point de référence, la fonction d’autocorrélation Rnn prend sa valeur maximale Vmax. Pour τ < -Tchip et τ > Tcflip, la fonction d’autocorrélation Rnn prend des valeurs V très petites devant Vmax, c’est-à-dire, E « Knax-
Un exemple d’une telle fonction d’autocorrélation Rnn d’un code d’étalement de données (</>c) est illustré schématiquement sur la figure 2.
Les codes d’étalement de données C^(</>c) ou pilote C„(0c) correspondant aux satellites Satn différents, sont quasi-perpendiculaires. Autrement dit, la fonction d’intercorrélation Rnj entre chaque couple de codes d’étalement différents Cn(0c) et €^(φε) ou Cn^c) et ùfW>c) prend des valeurs V négligeables devant Vmax, les fonction d’intercorrélation Rnj pour ces codes étant déterminées respectivement par les formules suivantes :
Un exemple d’une telle fonction d’inter-corrélation Rn j pour des codes d’étalement de données Cn ($c) différents est illustré schématiquement sur la figure 3.
Chaque code d’étalement de données permet de moduler l’information de navigation émise par le satellite Satn.
Lorsqu’un satellite Satn émet uniquement des signaux de type simple, ces signaux sont démodulés en utilisant une image locale C^^cioc) du code d’étalement de données correspondant à ce satellite.
Lorsqu’un satellite Satn émet des signaux de type complexe, chacun des deux signaux est démodulé en utilisant un code d’étalement qui est l’image locale Cn((pcioc) du code d’étalement de données C„(</>c) ou l’image localeC^(</>cioc.) du code d’étalement pilote c£(0c) correspondant à ce satellite.
Ces signaux sont démodulés selon différentes techniques d’émission des signaux de type complexe connues en soi.
Ainsi, par exemple, selon la technique connue sous le terme « Multiplexage TDMA » (de l’anglais « Time Division Multiple Access » ou « accès multiple à répartition dans le temps » en français), les chips d’ordre impair du code d’étalement composite correspondent au code d’étalement de données C„(</>c) correspondant, et les chips d’ordre pair du code d’étalement composite correspondent au code d’étalement pilote cn (."Pc) correspondant.
Selon la technique connue sous le terme « Multiplexage CDMA » (de l’anglais « Code Division Multiple Access » ou « accès multiple à répartition en code » en français), chaque signal complexe est transmis via deux ondes porteuses à la même fréquence et de manière synchrone. Dans ce cas, le code d’étalement composite correspond à la somme des codes d’étalement de données (</>c) et pilote C„(</>c) correspondants.
Selon l’exemple de réalisation décrit ci-après, le système de positionnement 10 est le système GPS (de l’anglais « Global Positioning System »).
Bien entendu, d’autres exemples de réalisation sont également possibles.
Les signaux S émis au moins par certains des satellites Satn sont reçus par un récepteur 20.
Le récepteur 20 est par exemple un dispositif électronique portable.
Le récepteur 20 est apte par exemple à se déplacer sur la surface terrestre 14 ou à la proximité de celle-ci avec une vitesse variable.
Le récepteur 20 est apte à recevoir des signaux S issus des satellites Satn, et à extraire de ces signaux S les informations de navigation pour déduire sa position courante, sa vitesse courante et l’heure comme ceci sera expliqué par la suite.
Le récepteur 20 est illustré plus en détail sur la figure 4.
Ainsi, en référence à cette figure 4, le récepteur 20 comporte une antenne 22, un module d’acquisition 24, un module de poursuite 26, un module de détection 28 selon l’invention, un module de commande 30 et des ressources matérielles.
Les modules 24, 26, 28 et 30 se présentent par exemple sous la forme des logiciels qui sont mis en œuvre par les ressources matérielles prévues à cet effet, telles qu’un processeur, une mémoire vive, une mémoire morte, etc. Les ressources matérielles sont par exemple alimentées par une batterie.
En particulier, la mémoire morte du récepteur 20 est apte à stocker des images des codes d’étalement de données C„(0c) et éventuellement pilote c£(0c) de chaque satellite Satn. L’antenne 22 est apte à recevoir des signaux Sr électromagnétiques correspondant aux signaux S émis par les satellites Satn lorsque ceux-ci se trouvent dans un domaine de sa visibilité.
Le module de commande 30 est apte à piloter le fonctionnement des modules 24, 26 et 28.
Le module d’acquisition 24 est apte à mettre en œuvre une phase d’acquisition des signaux Sr selon des techniques connues en soi.
Le module de poursuite 26 est apte à mettre en œuvre une phase de poursuite des signaux Sr selon des techniques connues en soi.
Finalement, le module de détection 28 est apte à mettre en œuvre une phase de convergence, transitoire entre la phase d’acquisition et la phase de poursuite. La phase de convergence comprend notamment un procédé 100 de détection d’une fausse synchronisation selon l’invention. Ce procédé sera décrit en détail par la suite.
Le fonctionnement du récepteur 20 va désormais être expliqué. À chaque démarrage du récepteur 20, le module de commande 30 initie une pluralité de canaux d'acquisition pour l’ensemble des satellites Satn. Chacun de ces canaux permet d’acquérir l’information de navigation issue du satellite Satn auquel il est associée, lorsque ce satellite Satn est dans le domaine de visibilité de l’antenne 22.
Le fonctionnement du récepteur 20 sur chaque canal d’acquisition est sensiblement analogue. Ainsi, seul le fonctionnement du récepteur 20 sur un canal sera expliqué ci-après.
Ce canal est associé par exemple au satellite Satn, dit par la suite satellite recherché. Il est supposé en outre que le satellite Satn est situé dans le domaine de visibilité de l’antenne 22 et que ce satellite est apte à émettre des signaux de type simple et de type complexe.
Pour un signal de type simple, le récepteur 20 génère un signal local de données Sfoc comportant une onde porteuse locale exp[—j(l>pioc) et un code d’étalement local de données 6^(</>c;oc) correspondant à une image locale du code d’étalement de données du satellite recherché.
Le signal local de données Sfoc en fonction du temps t s’écrit alors sous la forme suivante :
avec j2 = -1.
Pour un signal de type complexe, le récepteur 20 génère en outre un signal local pilote Sfoc comportant une onde porteuse locale expÇ—jcppioc') et un code d’étalement local pilote C^^doc) correspondant à une image locale du code d’étalement de pilote CnCPc) du satellite recherché.
Puis, le module de commande 30 lance l’exécution de la phase d’acquisition qui est alors mise en œuvre par le module d’acquisition 24.
En particulier, lors de la phase d’acquisition, le module d’acquisition 24 détermine une valeur de Doppler et une valeur de retard du signal reçu Sr par rapport au signal local de données Sfoc ou pilote S^c.
La valeur de Doppler correspond au décalage en fréquence de l’onde porteuse locale exp(-/</>pZoc)par rapport à l’onde porteuse exp(-j<pp) du signal Sr reçu.
Dans l’exemple décrit, pour un signal de type simple, la valeur de retard correspond au retard du code d’étalement de données C^(</>c) de ce signal reçu par rapport au code d’étalement local de données Cn(tpcioc)·
Pour un signal de type complexe, la valeur de retard correspond au retard du code d’étalement pilote C„(0c) de ce signal reçu par rapport au code d’étalement local pilote C-n (Pcloc)
Dans les deux cas, les valeurs de retard sont déterminées selon des techniques connues qui comprennent notamment le calcul de corrélations de trois types.
Un premier type de corrélations, dit ponctuel, consiste à calculer des corrélations entre le signal reçu Sr et le signal local de données S^c ou pilote Sfoc.
Un deuxième type de corrélations, dit d’avance, consiste à calculer des corrélations entre le signal reçu Sr et un signal correspondant au signal local de données S^oc ou pilote Sfoc dans lequel le code d’étalement local Cn^cioc + d) ou Cp^cioc + d) est décalé en avance d’une valeur d comprise entre 0 et Tchip.
Un troisième type de corrélations, dit de retard, consiste à calculer des corrélations entre le signal reçu Sr et un signal correspondant au signal local de données Sfoc ou pilote S?oc dans lequel le code d’étalement local C^^cioc — d) ou C^Pcioc ~ d) est décalé en retard de la même valeur d. À l’issue de la phase d’acquisition, le récepteur 20 synchronise le signal local de données Sfoc ou pilote Sfoc avec le signal S émis par le satellite Satn recherché en utilisant les valeurs de Doppler et de retard déterminées.
Puis, le module de commande 30 lance l’exécution de la phase de convergence et notamment du procédé de détection 100 d’une fausse synchronisation. Ce procédé est notamment mis en œuvre par le module de détection 28.
La phase de convergence réalise un asservissement de la valeur de retard du code d’étalement local Cn($cioc) ou Cntâcioc') et de Ιθ valeur de Doppler de l’onde porteuse locale εχρ^—ίφρ^, sur le signal reçu Sr, grâce à des boucles de poursuite de code et de porteuse, grâce notamment aux trois types de corrélation précités.
Cette phase transitoire permet de faire coïncider précisément le code d’étalement local Cn($cloc) ou Cn($cioc) et l’onde porteuse locale exp(-jc/>pioc) avec le code d’étalement C„(</>c) ou et l’onde porteuse βχρ(~ίφρ) du signal satellite reçu Sr.
En outre, le procédé de détection 100 mis en œuvre pendant cette phase permet de détecter une fausse synchronisation du canal d’acquisition correspondant avec un satellite Satp autre que le satellite recherché Satn.
En particulier, le procédé de détection 100 permet de détecter éventuellement une fausse synchronisation à valeur de Doppler non-nulle en déterminant l’incohérence entre la fréquence du code d’étalement local Cn(0czoc) ou Cn($cioc) et la fréquence de la porteuse locale exp(-^pioc').
Si une telle fausse synchronisation n’est pas détectée, le procédé de détection 100 permet de détecter une fausse synchronisation à valeur de Doppler nulle comme ceci sera expliqué par la suite.
Notamment, lors d’une fausse synchronisation, les valeurs de Doppler et de retard déterminées par le module d’acquisition 24, correspondent au signal S émis par un satellite Satp autre que le satellite Satn recherché.
On conçoit alors que dans ce cas, les signaux sfoc ou sfoc et S ne peuvent pas être synchronisés correctement. Il s’agit donc d’une fausse synchronisation et d’un faux accrochage.
Lorsque le module de détection 28 détecte une fausse synchronisation, le module de commande 30 lance à nouveau la phase d’acquisition.
Lorsque le module de détection 28 ne détecte pas de fausse synchronisation, le module de commande 30 lance la phase de poursuite qui est alors mise en œuvre par le module de poursuite 26.
En particulier, lors de la phase de poursuite, le module de poursuite 26 met à jour régulièrement les valeurs de Doppler et de retard ce qui lui permet de démoduler le signal reçu Sr et d’en extraire l’information de navigation correspondante. Il transmet par la suite cette information au module de commande 30.
Finalement, le module de commande 30 consolide l’ensemble des informations acquises par l’ensemble des voies d’acquisition et en déduit la position du récepteur 20, sa vitesse et l’heure.
Le procédé de détection d’une fausse synchronisation va désormais être expliqué en détail en référence à la figure 5 présentant un organigramme de ses étapes.
Lors de l’étape 110 initiale, le module de détection 28 génère un premier signal de test Sj· et un deuxième signal de test S%.
Le premier signal de test comprend l’onde porteuse locale exp(-j<l>pioc) et un premier code d’étalement de test (</>c;Oc)> et est déterminé selon la relation suivante : S^(t) = exp(-j0pIOC(t)).C^(0ctoc(t)).
Le deuxième signal de test S% comprend l’onde porteuse locale exp(-j</>pioc) et un deuxième code d’étalement de test Cn(</>ctoc), et est déterminé selon la relation suivante : S^(t) = exp (-;0pioc(t)).C2(0cioc(t)).
Lorsque le signal reçu Sr est de type simple, le premier et le deuxième codes d’étalement de test sont des codes décorrélés dont la somme correspond au code d’étalement local de données C^^cloc), c’est-à-dire : £η(Φ(:Ιοε) + f'nW’cioc) ($cloc)·
Selon une variante de réalisation, la période Lc du premier code d’étalement de test Cntycioc) ©st formée de chips d’ordre pair du code d’étalement local de données Cn(0cioc)> chaque couple desdits chips étant espacé par un chip dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro.
Selon la même variante de réalisation, la période Lc du deuxième code d’étalement de test c2(</>cZoc) est formée de chips d’ordre impair du code d’étalement local de données Cn^cioc)’ chaque couple desdits chips étant espacé par un chip dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro.
Un exemple de ces trois codes d’étalement C^(^cioc), C^(0cioc), C^^doc) ©st illustré sur la figure 6.
Selon une autre variante de réalisation, la première moitié de la période Lc du premier code d’étalement de test Cn(</>cioc) est formée de chips correspondant du code d’étalement local de données C^^doc)’ ©t la deuxième moitié est formée de chips dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro.
Selon la même variante de réalisation, la première moitié de la période Lc du deuxième code d’étalement de test Cn(</>czoc) ©st formée de chips dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro, et la deuxième moitié est formée de chips correspondant du code d’étalement local de données CniPdoc)·
Un exemple des trois codes d’étalement CnCPcioc')' cn(.Pcioc) selon cette variante de réalisation est illustré sur la figure 7.
Lorsque le signal reçu Sr est de type complexe, le premier et le deuxième codes d’étalement de test C^(j)>cloc), C2(<pcloc) correspondent aux codes d’étalement locaux respectivement de données Cn(<Pcioc) ©t pilote C^(^cioc).
La figure 8 illustre un exemple des codes d’étalement de test Cn(</>cZoc), Cn(^czoc) et d’un code d’étalement composite Cn(<j)cloc) correspondant à la somme de ces codes pour un signal de type complexe transmis selon la technique TDMA.
La figure 9 illustre un exemple des codes d’étalement de test Cn(</>cZoc), Cn(pcioc) et d’un code d’étalement composite Cn(</>cZoc) correspondant à la somme de ces codes pour un signal de type complexe transmis selon la technique CDMA.
Les étapes 115 et 120 suivantes sont mises en œuvre de manière parallèle, pendant la phase de convergence. Les étapes 135, 140, 150 et 160 sont mises en œuvre de manière consécutive à la fin de la phase de convergence.
Lors de l’étape 115, le module de détection 28 détermine une pluralité d’intervalles de corrélation.
Chaque intervalle de corrélation est identifié par la suite par l’indice k variant entre 1 et Kmax, Kmax étant le nombre total d’intervalles de corrélation sur la durée de la phase de convergence.
Les intervalles de corrélation ont par exemple sensiblement la même durée T qui est égale par exemple à 20 ms.
Lors de l’étape 120, pour chaque intervalle de corrélation k, le module de détection 28 détermine un premier corrélateur ponctuel Zp(k) et un deuxième corrélateur ponctuel z2(/c).
En particulier, le premier corrélateur ponctuel Zp(k) correspond à la valeur de corrélation entre le signal reçu Sr et le premier signal de test S-p dans l’intervalle de corrélation k, cette valeur de corrélation est déterminée par la formule suivante :
Le deuxième corrélateur ponctuel Zp(k) correspond à la valeur de corrélation entre le signal reçu Sr et le deuxième signal de test S? dans l’intervalle de corrélation k, cette valeur de corrélation est déterminée par la formule suivante :
Lors de l’étape 135 mise en œuvre à la fin de la phase de convergence, le module de détection 28 détermine s’il s’agit d’une fausse synchronisation à valeur de Doppler non-nulle.
Pour ce faire, le module de détection 28 détermine une valeur d’incohérence Vinc entre la fréquence du code d’étalement local de données Cn(cpc[oc) ou pilote CP^cioc) et la fréquence de la porteuse locale exp(-j</>pioc).
La valeur d’incohérence Vinc est déterminée par l’expression suivante : où
Fcioc = (0cîoc(^ + rit) _ Φ<:ΐο<;(.ϊ))Μϊ est la fréquence du code d’étalement local ; Fpioc = (0ρζοε(ί + rit) - φρί0(:(ί))/2π/Δί est la fréquence de la porteuse locale; Fcnom ©t Fpnom sont des valeurs nominales prédéterminées respectivement de la fréquence du code d’étalement local de données Cn($cioc) ou pilote C^^cioc) et de la fréquence de la porteuse locale βχρ(~ίφρι0(:') ; et c est la vitesse de la lumière.
Dans l’exemple de réalisation décrit, correspondant au signal GPS L1 C/A, les valeurs nominales Fcnom et Fpnom sont choisies comme suit :
Fcnom = 1,023 MHz, Fpnom = 1575,42 MHz.
Puis, le module de détection 28 compare la valeur d’incohérence Vinc avec un seuil d’incohérence prédéterminé.
Lorsque la valeur d’incohérence est supérieur au seuil d’incohérence, le module de détection 28 détermine qu’il s’agit d’une fausse synchronisation à valeur de Doppler non-nulle. Dans ce cas, le module de commande 30 lance à nouveau la phase d’acquisition.
Dans le cas contraire, le module de détection 28 détermine s’il s’agit d’une fausse synchronisation à valeur de Doppler nulle, grâce aux étapes suivantes.
En particulier, lors de l’étape 140, le module de détection 28 détermine un indicateur Ind de fausse synchronisation en fonction des corrélateurs déterminés.
Lors de l’étape 140 suivante, le module de détection 28 détermine une première et une deuxième valeurs d’énergie El et E2 correspondant à l’énergie respectivement des
premiers et des deuxièmes corrélateurs Zp(k) et Zp(k~) sur l’ensemble des intervalles de corrélation.
Les valeurs d’énergie Er et Ez sont déterminées en utilisant les formules suivantes :
où la notation ||*|| signifie une norme.
Lors de l’étape 150 suivante, le module de détection 28 détermine un indicateur lnd de fausse synchronisation en fonction de la différence de la première et de la deuxième valeurs d’énergie Er et E2, en utilisant la formule suivante :
Lors de l’étape 160 suivante, le module de détection compare l’indicateur lnd avec un seuil prédéterminé e et détecte une fausse synchronisation lorsque cet indicateur lnd est supérieur au seuil e. Dans ce cas, le module de commande 30 lance à nouveau la phase d’acquisition.
Dans le cas contraire, le module de détection 28 détermine qu’il ne s’agit pas d’une fausse synchronisation et le module de commande 30 lance la phase de poursuite.
On conçoit alors que la présente invention présente un certain nombre d’avantages.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet de détecter une fausse synchronisation très rapidement, juste après la phase d’acquisition.
Ceci permet alors d’éviter la nécessité d’acquisition des éphémérides contenues dans l’information de navigation et de diminuer ainsi le temps de détection d’une fausse synchronisation. L’utilisation du procédé est particulièrement avantageuse lors des masquages des satellites car le procédé permet d’assurer la continuité de service. L’avantage particulier de l’invention réside dans le fait que pour détecter une fausse synchronisation, il n’est pas nécessaire de connaître la forme particulière des codes d’étalement utilisés par les satellites. En effet, le procédé de détection peut être appliqué à tout type de code d’étalement sans qu’une adaptation particulière soit nécessaire.
Bien entendu, de nombreux autres exemples de réalisation de l’invention sont également possibles.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS
    1.- Procédé (100) de détection d’une fausse synchronisation d’un récepteur (20) avec un satellite (Satn) lors d’une phase d’acquisition d’un signal de navigation issu de ce satellite (Satn), le satellite (Satn) faisant partie d’un système (10) global de positionnement par satellites, le signal de navigation, dit de type simple, comprenant uniquement une voie de données comportant une information de navigation modulée par un code d’étalement de données (Cn(</>c)) propre à ce satellite (Satn) et portée par une onde porteuse (exp(-j</>p)) ; lors de la phase d’acquisition, le récepteur (20) étant apte à recevoir le signal de navigation émis par le satellite (Satn), et à générer une image locale du code d’étalement de données (C„(cpcioc)) et une image locale de fonde porteuse (exp(-/</>pZoc)) ; le procédé (100) étant mis en œuvre après la phase d’acquisition pendant une phase de convergence et comprenant les étapes suivantes : - générer (110) un premier signal de test (Sj·) comprenant l’image locale de fonde porteuse (exp(-;</>pZoc)) et un premier code d’étalement de test (Cn(0czoc)), et un deuxième signal de test (S?) comprenant l’image locale de l’onde porteuse (exp(—;</>pZoc)) et un deuxième code d’étalement de test (C^(</>cZoc)) ; le premier et le deuxième codes d’étalement de test (Cn(</>czOc)> CnCtfrcioc)) étant des codes dont la somme correspond à l’image locale du code d’étalement de données (c£(0cioc)) ; - pour chaque intervalle de corrélation (k) d’une pluralité d’intervalles de corrélation, déterminer (120) un premier corrélateur ponctuel (Z^(fc)) correspondant à la valeur de corrélation entre le signal reçu (Sr) et le premier signal de test (S?), et un deuxième corrélateur ponctuel (Zp(k)) correspondant à la valeur de corrélation entre le signal reçu (Sr) et le deuxième signal de test (Sp) ; - déterminer (140) une première et une deuxième valeurs d’énergie (Fi,F2) correspondant à l’énergie respectivement des premiers et des deuxièmes corrélateurs (Zp(k), Z$(k)) sur l’ensemble des intervalles de corrélation ; - déterminer (150) un indicateur de fausse synchronisation (Ind) en fonction de la différence de la première et de la deuxième valeurs d’énergie (Fi,E2) > - détecter (160) une fausse synchronisation lorsque l’indicateur de fausse synchronisation (Ind) est supérieur à un seuil prédéterminé (e).
  2. 2. - Procédé (100) selon la revendication 1, dans lequel l’indicateur de fausse synchronisation (Ind) est déterminé par l’expression suivante :
    où E1 est la première valeur d’énergie ; et E2 est la deuxième valeur d’énergie.
  3. 3. - Procédé (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première valeur d’énergie (Er) correspond à la somme des carrés de normes des premiers corrélateurs (Zp(k)) sur l’ensemble des intervalles de corrélation, et la deuxième valeur d’énergie (E2) correspond à la somme des carrés de normes des deuxième corrélateurs (Zp(fc)) sur l’ensemble des intervalles de corrélation. 4. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier et le deuxième codes d’étalement de test (C„(</)ctoc), CnW’czoc)) sont décorrélés. 5. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’image locale du code d’étalement de données (Cn(0cioc)) et premier et le deuxième codes d’étalement de test (^(0cZoc), Cn(</>cioc)) définissent chacun une période de code (Lc) formée d’une pluralité chips, chaque chip prenant une valeur d’un état discrétisé parmi un ensemble d’états discrétisés, l’un de ces états, dit état zéro, correspondant à la valeur zéro de ce code. 6. - Procédé (100) selon la revendication 5, dans lequel : - la période (Lc) du premier code d’étalement de test (C^(</)cioc)) est formée de chips d’ordre pair de l’image locale du code d’étalement de données (C„ (</>ctoc)), chaque couple desdits chips étant espacé par un chip dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro ; et - la période (Lc) du deuxième code d’étalement de test (Cn(</>CÎ0C)) est formée de chips d’ordre impair de l’image locale du code d’étalement de données (C^(</>cioc)), chaque couple desdits chips étant espacé par un chip dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro.
  4. 7. - Procédé (100) selon la revendication 5, dans lequel :
    - la première moitié de la période du premier code d’étalement de test (c4(</>ctoc)) est formée de chips correspondant de l’image locale du code d’étalement de données (cn C^cîoc)). et la deuxième moitié est formée de chips dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro ; - la première moitié de la période du deuxième code d’étalement de test (Cn^cioc)) est formée de chips dont l’état discrétisé correspond à l’état zéro, et la deuxième moitié est formée de chips correspondant de l’image locale du code d’étalement de données (C„ (</>cioc)).
  5. 8, - Produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mises en œuvre par un équipement informatique, mettent en œuvre le procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes. 9, - Récepteur (20) mettant en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
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