Développement des performances d'acquisition et de poursuite des signaux dans un récepteur GNSS embarqué.
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Date
2022-07-12
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Abstract
Résumé (en Français) :
Depuis le développement du GPS, les systèmes de navigation par satellites (GNSS) se sont largement diversifiés : maintenance et modernisation du GPS et de GLONASS et déploiement de nouveaux systèmes, comme Galileo ou BeiDou. Alors que le GPS fut, à l’origine, mis en place pour des besoins militaires, le GPS et les autres systèmes sont, considérés comme une technologie duale, c’est-à-dire qu’ils sont des applications aussi bien militaires que civiles.
Le nombre d’applications du GNSS ne cesse d’augmenter, visant le calcul d’une position absolue (la plus connue et utilisée, pour le positionnement et par extension, le calcul d’itinéraire, suivi de véhicules…), position relative (déplacement de glacier par exemple) et calcul de temps (transfert, synchronisation du réseau cellulaire, …). Les récepteurs GNSS, éventuellement intégrés dans des Smart-phones ou des ordinateurs, peuvent être utilisés à bord de voitures, navires, avions, satellites… En plus d’une utilisation autonome, des récepteurs GNSS peuvent être couplés à des équipements comme des caméras, des centrales inertielles, des accéléromètres, pour améliorer la qualité et fiabilité du positionnement.
L’implémentation traditionnelle du récepteur GNSS (équipant nos véhicules,Smartphones,…) est matérielle, conçue sur une puce dédiée (ASIC ou FPGA par exemple) avec l’unique but d’être un récepteur GNSS. Cependant, pour répondre à ces nouveaux défis, les nouvelles exigences, et pour utiliser les futurs et divers signaux GNSS, les récepteurs GNSS doivent évoluer. Une nouvelle tendance est l’implémentation logicielle ; dans ce cas, le récepteur GNSS est conçu comme un
logiciel s’exécutant sur un ordinateur ou sur DSP.
La technologie logicielle est plus flexible car pour implémenter de nouveaux algorithmes, traiter de nouveaux signaux, l’équipement matériel ne nécessite pas d’être changé. De plus, le récepteur logiciel n’est pas une boite noire comme le récepteur matériel et il est possible d’accéder aux données et fonctions au coeur du traitement du signal.
Nous allons nous intéresser dans ce travail au développement des performances d'acquisition et de poursuite des signaux de navigation, c'est-à-dire détecter la
présence d'un satellite par sa signature (code). En général l'acquisition peut prendre un certain temps (rapidité) et peut échouer dans le cas où le signal détecté est très faible.
On se focalise aussi aux techniques d’acquisition rapide des signaux dans un récepteur GPS embarqué. Ainsi que les différentes techniques de poursuite pour donner une bonne maitrise du signal GNSS
Les mots clés : GNSS,GPS,DOPPLER,C/A CODES,PLL,DBZP,FFT,PRN.
Abstract (en Anglais) :
Since the development of GPS, satellite navigation systems (GNSS) have become
widely diversified: maintenance and modernization of GPS and GLONASS and
deployment of new systems, such as Galileo or BeiDou. While GPS was originally set up for military purposes, GPS and other systems are considered as dual technology, that mean , they have both military and civil applications.
The number of GNSS applications is increasing, aiming at calculating an absolute
position (the best known and used, for positioning and extension, route calculation,
vehicle tracking ...), relative position ( glacier displacement for example) and time
calculation (transfer, synchronization of the cellular network, etc.). GNSS receivers,
possibly integrated in smart-phones or computers, can be used in cars, ships, planes, satellites ... In addition to autonomous use, GNSS receivers can be coupled to equipment such as cameras, power plants inertial, accelerometers, to improve the
quality and reliability of positioning.
The traditional implementation of the GNSS receiver (equipping our vehicles, smartphones, ...) is hardware, designed on a dedicated chip (ASIC or FPGA for example) with the sole purpose of being a GNSS receiver. However a new trend is the software implementation; in this case, the GNSS receiver is designed as software running on a computer or DSP.
Software technology is more flexible because of the implementation of new
algorithms, process new signals, hardware equipments does not need to be changed. In addition, the software receiver is not a black box like the hardware receiver and it is possible to access the data and functions at the heart of the signal processing.
We will be interested in this work to develop performance of acquisition and tracking
of navigation signals, that is to say to detect the presence of a satellite by it’s signature (code). In general, the acquisition may take some time (speed) and may fail if the detected signal is very weak. We also focus on fast signal acquisition techniques on board GPS receiver. And the different tracking techniques to give a good command of GNSS signal.
Keywords : GNSS,GPS,DOPPLER,C/A CODES,PLL,DBZP,FFT,PRN.
Description
Doctorat en Sciences
