Brevet FR2460487A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne les dispositifs radioélectrique pour la réception et le dépouillement ou traitement des signaux envoyés par les satellites de navigation artificiels de la Terre, et a notamment pour objet un système bivoie de navigation par satellite. Les systèmes de navigation par satellite sont essentiellement utilisés pour localiser ou faire le point d'un objet fixe ou mobile sur la surface de la Terre. Pour effectuer avec une précision maximale la détermination des coordonnées des objets, il faut mesurer la fréquence Doppler en continu durant tout le temps de survol par le satellite de la zone de visibilité de l'objet. En pratique, la fréquence Doppler est mesurée en comptant le nombre de périodes d'un signal Doppler dans un intervalle de temps connu appelé intervalle de mesure. En cas de disparition de courte durée du signal venant du satellite de navigation, le signal Doppler ne se forme pas. Le calcul Doppler durant cet intervalle de mesure s'avère inexact et ne peut pas être utilisé pour la détermination de la fréquence Doppler. Chaque calcul Doppler dépouillé donne une ligne de position sur laquelle se trouve l'objet sur la surface de la Terre. Plus le nombre de lignes de positions est grand, plus la précision de la détermination des coordonnées est élevée.C'es pourquoi la perte de chaque calcul Doppler réduit la précision de la détermination des coordonnées et, dans le cas d'un grand nombre de calculs Doppler, non fiables ou incertains, on doit renoncer à la résolution du problème de navigation. A ltheure actuelle on utilise largement des systèmes de navigation par satellite qui comportent un récepteur du signal du satellite portant l'information sur la position du satellite en orbite et sur les paramètres de l'orbite, ainsi qu'un dispositif de dépouillement ou traitement de l'information. En tant que paramètre de mesure on utilise le décalage Doppler de la fréquence porteuse de l'émetteur installé sur le satellite artificiel de la Terre. I1 existe un système bivoie de navigation par satellite, qui comporte un mélangeur dont les entrées sont attaquées par le signal du satellite de navigation et par le signal d'un bloc d'accord automatique de la fréquence en phase. La sortie du mélangeur est électriquement reliée, à travers un amplificateur, à un analyseur de niveau du signal, à un bloc d'extraction de l'information, à un bloc de mesure de la fréquence Doppler et au bloc d'accord automatique de la fréquence en phase. La tension de fréquence de référence pour le circuit d'accord automatique de la fréquence en phase est fournie par la sortie d'un générateur de fréquence de référence.L'information provenant des sorties de l'analyseur de niveau du signal, du bloc d'isolement ou d'extraction de l'information et du bloc de mesure de la fréquence Doppler est appliquée alx entrées respectives d'un enregistreur d'informations. En cas de diminution, même de courte durée, du niveau du signal venant du satellite à une valeur inférieure au niveau assurant le fonctionnement normal du système, le calcul Doppler, pendant tout l'intervalle de mesure, peut étre utilisé pour la résolution du problème de navigation. Ceci estratae 'me réduction de la précision lors de la détermination des coerdoirnes de l'objet. 11 existe également un système bivoie de navigation par satellite, dont casque voie comporte un mélangeur dont l'entrée est attaquée par un signal d'une des fréquences du satellite de navigation et dont la sortie est électriquement reliée à une entrée d'un détecteur de phase dont une autre entrée est branchée sur un générateur de fréquence de référence et dont la sortie est électriquement reliée à l'entrée d'un générateur de tension sinusoSdale commandé dont la sortie est branchée sur l'entrée d'un multipli cateur de fréquence dont la sortie est branchée sur une deuxième entrée du mélangeur et sur l'entrée du bloc de mesure de la fréquence Doppler, dont le signal de sortie est appliqué à un ordinateur, la sortie du mélangeur étant électriquement reliée à l'entrée d'un analyseur de niveau du signal et à l'entrée d'un bloc d'extraction de l'information sur éphémérides, les sign us de sertie desquels sont appliqués à l'ordinateur. Dans ce système, la sortie du détecteur de phase est branchée sur l'entrée d'un genérateur de tension sinnsoidale réglable par l'intermédiaire 'un filtre passe-bas. in cas de réduction, meme de courte durée, du niveau du signal venant du satellite à une valeur inférieure au niveau assurant le fonctionnement normal du système, le calcul Doppler, dans tout l'intervalle de mesure, ne peut être utilisée pour la résolution du problème de navigation. Dans ce cas, comme dans le cas précédent, la précision de la détermination des coordonnées de l'objet diminue. L'invention vise par conséquent un système bivoie de navigation par satellite, qui permettrait de localiser ou faire le point d'un objet d'une façon plus précise et plus fiable pendant chaque survol, par le satellite de navigation, de la zone de visibilité de l'objet. Ce problème est résolu à l'aide d'un système bivoie de navigation par satellite, du type dont chaque voie comporte un mélangeur dont l'entrée est attaquée par un signal d'une des fréquences du satellite de navigation et dont la sortie est électriquement reliée à une entrée d'un détecteur de phase dont une autre entrée est branchée sur un générateur de fréquence de référence, alors que la sortie du détecteur de phase est électriquement reliée à l'entrée d'un générateur de tension sinusoldale commandé dont la sortie est branchée sur l'entrée d'un multiplicateur de fréquence dont la sortie est branchée sur une deuxième entrée du mélangeur et sur l'entrée d'un bloc de mesure de la fréquence Doppler, dont le signal de sortie est appliquée à un ordinateur, la sortie du mélangeur étant électriquement reliée à l'entrée d'un analyseur de niveau du signal et à l'entrée d'un bloc d'extraction de l'information sur éphémérides, les signaux de sortie desquels sont appliqués à l'ordinateur, ledit système de navigation étant caractérisé, suivant l'invention, en ce que chaque voie contient, mis en série, un extrapolateur et un commutateur, la sortie du détecteur de phase étant branchée sur l'entrée de l'extrapolateur et sur une deuxième entrée du commutateur dont la sortie est branchée sur l'entrée du générateur de tension sinusoldale commandé, tandis que la sortie de l'analyseur du niveau du signal du satellite de navigation est branchée sur une deuxième entrée de l'extrapolateur et sur une troisième entrée du commutateur. I1 est utile de munir l'extrapolateur d'un mesureur de paramètres, d'un dispositif de mémorisation et d'un conformateur de signal de commande reliés en série. L'utilisation de l'extrapolateur et du commutateur assure, lors de la disparition du signal du satellite de navigation, la formation d'une tension de commande qui varie conformément à une loi identique à celle de sa variation avant la disparition du signal. De ce fait, le signal de sortie du multiplicateur, contenant l'information sur la fréquence Doppler, varie lui aussi conformément à la loi de variation qui existait avant la disparition du signal du satellite.Le signal de sortie du multiplicateur attaque en tant que signal d'hétérodynage l'une des entrées du mélangeur, de sorte qu'au moment de l'apparition du signal, la fréquence différentielle à la sortie du mélangeur, et par conséquent, à l'entrée du détecteur de phase, est égale à la valeur nominale de la fréquence intermédiaire, tandis que la tension à la sortie du détecteur de phase est égale à la tension à l'entrée du générateur commandé. L'utilisation du mesureur des paramètres du signal, du dispositif de mémorisation et du conformateur de la tension de commande reliés entre eux en série, assure la formation, à la sortie de l'extrapolateur, d'un signal coincidant avec le signal d'entrée du détecteur de phase avant le moment de la disparition du signal du satellite, ainsi que la formation d'un signal de sortie variant suivant la loi précédant la disparition du signal du satellite, durant l'absence de ce signal. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références au dessin unique annexé représentant le schéma synoptique du système bivoie de navigation par satellite, conforme à l'invention. Le système bivoie de navigation par satellite comporte deux voies 1, 2 identiques. Le satellite de la Terre transmet un signal à deux fréquences qui contient une information sur la position du satellite dans l'espace. Ce signal capté par une antenne est appliqué à un préamplificateur (non représenté sur le dessin) afin de compenser les pertes dans la ligne d'alimentation ou "feeder". Le signal de fréquence la plus élevée arrive dans la voie 1, et celui de plus basse fréquence, dans la voie 2, où ils sont dépouillés ou traités. Dans la voie 1, le signal préamplifié attaque une entrée 3 d'un mélangeur 4 dont la sortie est branchée sur une entrée 5 d'un amplificateur de fréquence intermédiaire 6. La sortie de l'amplificateur 6 est branchée sur une entrée 7 d'un détecteur de phase 8, sur une autre entrée 9 duquel est branché un générateur de fréquence de référence 10. La sortie du détecteur de phase 8 est branchée sur une entrée 11 d'un extrapolateur 12 et sur une entrée 13 d'un commutateur 14. La sortie de l'extrapolateur 12 est branchée sur une deuxième entrée 15 du commutateur 14. La sortie du commutateur 14 est branchée sur une entrée 16 d'un générateur de tension sinusoldale commandé 17 dont la sortie est branchée sur une entrée 18 d'un multiplicateur de fréquence 19. La sortie du multiplicateur 19 est branchée sur une deuxième entrée 20 du mélangeur 4 et sur une entrée 21 d'un bloc 22 de mesure de la fréquence Doppler. Le signal de sortie du bloc 22 attaque une entrée 23 d'un ordinateur 24. Une deuxième sortie 25 de l'amplificateur de fréquence intermédiaire 6 est branchée sur une entrée 26 d'un analyseur 27 de niveau du signal du satellite et sur une entrée 28 d'un bloc 29 d'extraction de l'information sur éphémérides. Les signaux fournis par les sorites de l'analyseur 27 et du bloc 29 attaquent des entrées 30, 31, respectivement, de l'ordinateur 24. La sortie de l'analyseur 27 de niveau du signal du satellite est branchée sur une deuxième entrée 32 de l'extrapolateur 12 et sur une troisième entrée 33 du commutateur 14. Dans la variante décrite, l'extrapolateur 12 comporte un mesureur de paramètres 34 dont l'entrée sert d'entrée Il de l'extrapolateur 12. La sortie du mesureur 34 est branchée sur une entrée 35 d'un dispositif de mémorisation 36 dont la sortie est branchée sur une entrée 37 d'un conformateur de tension de commande 38 dont la sortie sert de sortie à l'extrapolateur 12. Une deuxième entrée du dispositif de mémorisation 38 sert d'entrée 32 à ltextrapolateur 12. Les sorties de la voie 2 sont identiques aux sorties de la voie 1 et sont branchées sur des entrées 39, 40, 41 de l'ordinateur 24. Le système bivoie de navigation par satellite fonctionne de la façon suivante. Le signal d'entrée est transformé dans le mélangeur 4 en un signal de fréquence intermédiaire, la fréquence du signal de sortie du mélangeur 4 étant égale à la différence des fréquences du signal du satellite de navigation et du signal fourni par le multiplicateur 19. Le signal de fréquence intermédiaire est amplifié par l'amplificateur de fréquence intermédiaire 6. Le signal de fréquence intermédiaire amplifié est comparé en phase avec le signal du générateur de fréquence de référence 10 dans le détecteur de phase 8. La tension de sortie du détecteur de phase 8 est proportionnelle à la différence des phases des signaux à ses entrées. Cette tension, qui est une tension de commande pour le générateur commandé 17 en présence du signal du satellite, est appliquée au générateur commandé 17 dont la fréquence est fonction de la valeur de la tension appliquée.La fréquence du générateur commandé 17 est multipliée dans le multiplicateur 19. Lorsque la fréquence du signal du satellite varie, la tension de sortie du détecteur de phase 8 varie de façon que la fréquence du signal du générateur commandé 17 varie lui aussi et que par conséquent la fréquence du signal de sortie du multiplicateur 19 varie de façon à maintenir la fréquence intermédiaire constante et égale à la fréquence du signal de référence. Ainsi, l'information sur la variation de la fréquence du signal du satellite sera, gracie à l'effet Doppler, contenue dans le signal de sortie du multiplicateur 19. Ce signal arrive dans le bloc 22 de mesure de la fréquence Doppler, où cette fréquence Doppler est mesurée, le résultat de cette mesure étant transmis à l'ordinateur 24. La tension de fréquence intermédiaire est appliquée au bloc 29 d'extraction de l'information sur éphémérides et cette information extraite est envoyée à l'ordinateur 24. Le signal de fréquence intermédiaire est aussi utilisé pour analyser le niveau du signal du satellite, ce qui est réalisé par l'analyseur 27 de niveau du signal du satellite. Lorsque le niveau du signal du satellite baisse au-dessous du niveau admissible, il se produit à la sortie de l'analyseur 27 une variation du niveau de la tension de sortie qui est fournie à l'ordinateur 24 et, en tant que potentiel de commande, est appliquée au commutateur 14 et à l'extrapolateur 12. L'extrapolateur 12 fonctionne de la façon suivante. La tension de commande fournie par le détecteur de phase 8 est appliquée au bloc 34 de mesure des paramètres, dans lequel sont déterminées la valeur, la première et la deuxième dérivée de la variation de cette tension. Ces paramètres sont enregistrés dans le dispositif de mémorisation 36. Si le niveau de la tension à l'entrée 32 de l'extrapolateur 12 correspond au niveau normal du signal du satellite, les signaux passent de l'entrée du dispositif de mémorisation 36 à la sortie sans modifications. Lorsque, à l'entrée 32 de l'extrapolateur 12, le niveau de la tension varie d'une valeur correspondant à la disparition du signal, la sortie du dispositif de mémorisation 36 continue à délivrer des signaux dont la valeur est égale à celle qu'ils avaient avant le moment de la disparition du signal, et qui ne dépendent pas des signaux d'entrée. Des signaux dont la tension est proportionnelle au paramètre correspondant de la tension de commande sont fournis par la sortie du dispositif de mémorisation 36 et attaquent l'entrée 37 du conformateur de tension de commande 38, qui réalise la synthèse du signal de commande d'après le niveau, la première et la deuxième dérivée, ce signal étant identique au signal de commande à l'entrée du bloc 34 de mesure des paramètres. A la disparition du signal, le potentiel de commande fourni par la sortie de l'analyseur 27 de niveau du signal du satellite attaque l'entrée 33 du commutateur 14. La sortie du commutateur 14 se trouve alors commutée de l'entrée 13 à l'entrée 15, et le générateur de tension sinusoldale commandé 17 se trouve attaquée par la tension de commande provenant de l'extrapolateur 12. La fréquence du générateur de tension commandé 17 varie conformément à une loi identique à celle de sa variation avant la disparition du signal. A l'apparition du signal du satellite, le potentiel de commande à l'entrée 33 du commutateur 14 branche la sortie du commutateur 14 sur l'entrée 13 et le générateur commandé 17 se trouve commandé par la tension de commande du détecteur de phase 8. Appliqué à l'entrée 32 de l'extrapolateur 12, le potentiel de commande autorise la transmission des signaux de l'entrée du dispositif de mémorisation 36 à sa sortie. Ainsi, le fonctionnement en coopération du commutateur 14 et de l'extrapolateur 12 assure une mesure fiable de la fréquence Doppler lors d'une disparition de courte durée du signal du satellite de navigation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Système bivoie de navigation par satellite, du type dont chaque voie comporte un mélangeur dont l'entrée est attaquée par un signal d'une des fréquences du satellite de navigation et dont la sortie est électriquement reliée à l'entrée d'un détecteur de phase dont une autre entrée est branchée sur un générateur de fréquence de référence et dont la sortie est électriquement reliée à l'entrée d'un générateur de tension sinusoidale commandé dont la sortie est reliée à l'entrée d'un multiplicateur de fréquence dont la sortie est raccordée à une deuxième entrée du mélangeur et à l'entrée d'un bloc de mesure de fréquence Doppler dont le signal de sortie est fourni à un ordinateur, la sortie du mélangeur étant électriquement reliée à l'entrée d'un analyseur de niveau de signal et à l'entrée d'un bloc d'extraction de l'information sur éphémérides, les signaux de sortie dudit analyseur et dudit bloc d'extraction étant appliqués à l'ordinateur, ledit système étant caractérisé en ce que chaque voie contient, reliés entre eux en série, un extrapolateur et un commutateur, la sortie du détecteur de phase étant reliée à l'entrée de l'extrapolateur et à une deuxième entrée du commutateur, dont la sortie est raccordée à l'entrée du générateur de tension sinusoidale commandé, la sortie de l'analyseur de niveau du signal du satellite denavigation étant connectée à une deuxième entrée de l'extrapolateur et à une troisième entrée du commutateur. 2. Système bivoie conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrapolateur est muni d'un mesureur de paramètres, d'un dispositif de mémorisation et d'un conformateur de signal de commande, reliés entre eux en série.