Brevet FR3111712A1 — publié le 20211224

L’invention concerne un procédé de traitement d’un signal de radionavigation issu d’un satellite (SAT), ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre dans un unité de traitement (2) d’un récepteur (1) de radionavigation : - conversion (102) du signal de radionavigation dans le domaine fréquentiel au moyen d’une transformée de Fourier complexe de manière à obtenir un signal de radionavigation fréquentiel comprenant une partie réelle I et une partie imaginaire Q, la partie réelle I ayant une amplitude I 2 associée à une fréquence ; - détermination (103) d’une loi de répartition d’amplitude I 2 de la composante réelle I du signal de radionavigation fréquentiel ; - détermination (104) d’une amplitude de la composante réelle pour laquelle la fonction de répartition s’annule, ladite amplitude définissant un seuil ; - traitement (105) du signal de radionavigation fréquentiel de manière à supprimer les composantes dont l’amplitude sont supérieures au seuil déterminé. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de traitement d’un signal de radionavigation issu d’un satellite DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L’invention concerne le positionnement par satellites et concerne notamment un procédé et un dispositif de traitement de signaux dans un système de positionnement par satellites. ETAT DE LA TECHNIQUE Dans les systèmes de positionnement par satellite ou GNSS (pour en anglais, « Global Navigation Satellite System ») (GPS, GLONASS, etc.) la tenue aux interférences est un élément primordial des performances de ces systèmes. En particulier, les récepteurs de positionnement par satellites mettent en œuvre une corrélation entre un signal de mesure (issu de satellites) (ci-après signal GNSS) et un signal de réplique et des traitement s permettant de réduire des interférences dans le signal de mesure avant qu’il ne soit corrélé avec le signal de réplique. Ces traitements sont généralement appelés : traitements pré-corrélatifs d’élimination d’interférences. Pour certains types de traitement pré-corrélatif d’élimination d’interférences, il est nécessaire d’estimer la puissance de bruit gaussien pour séparer d’une part les signaux GNSS noyés dans le bruit et d’autre part les interférences dont la puissance est supérieure au bruit gaussien. Cette séparation est utilisée notamment dans les techniques de filtrage fréquentiel de type excision de fréquence ou bien blocage de l’amplitude, pour lesquels une bonne estimation de la puissance de bruit gaussien est indispensable. Cette estimation de la puissance de bruit gaussien n’est pas aisée et en particulier pour la réception de signaux GNSS. En effet, tous ces signaux sont présents en même temps ; l’interférence est 100 à 1000 fois plus puissante que le bruit, lui-même 1000 fois plus fort que le signal GNSS. En outre, dans le cadre d’un récepteur GNSS il convient d’estimer cette puissance en utilisant peu de ressources numériques compte tenu de la miniaturisation des récepteurs. PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention permet de séparer un signal utile GNSS des interférences de manière simple. A cet effet, l’invention propose, selon un premier aspect, un procédé de traitement d’un signal de radionavigation issu d’un satellite, ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre dans un unité de traitement d’un récepteur de radionavigation : - conversion du signal de radionavigation dans le domaine fréquentiel au moyen d’une transformée de Fourier complexe de manière à obtenir un signal de radionavigation fréquentiel comprenant une partie réelle I et une partie imaginaire Q, la partie réelle I ayant une amplitude I 2 associée à une fréquence ; - détermination d’une loi de répartition d’amplitude I 2 de la composante réelle I du signal de radionavigation fréquentiel ; - détermination d’une amplitude de la composante réelle pour laquelle la fonction de répartition s’annule, ladite amplitude définissant un seuil ; - traitement du signal de radionavigation fréquentiel de manière à supprimer les composantes dont l’amplitude sont supérieures au seuil déterminé. L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : le traitement du signal de radionavigation fréquentiel peut comprendre une excision de fréquence ; le traitement du signal de radionavigation fréquentiel peut comprendre un blocage en amplitude ; la détermination de la loi de répartition consiste à obtenir un histogramme de l’amplitude de la composante réelle ; le procédé comprend, en outre, une conversion du signal de radionavigation fréquentiel dans lequel les composantes dont l’amplitude sont supérieures au seuil déterminé ont supprimées dans le domaine temporel au moyen d’une transformée de Fourier inverse complexe de manière à obtenir un signal de radionavigation traité. L’invention propose, selon un deuxième aspect, un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé selon le premier aspect de l’invention, lorsque ce programme est exécuté par un ordinateur. PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : la illustre un récepteur de signaux issus d’un satellite selon l’invention ; la figure 2 un procédé de traitement de signaux issus d’un satellite selon l’invention ; les figures 3a et 3b illustrent respectivement représentations d’un signal fréquentiel obtenu au cours du procédé selon l’invention. Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE La illustre un récepteur 1 de radionavigation ci-après récepteur GNSS comprenant une unité de réception 11 configurée pour acquérir un signal de radionavigation (ci-après signal GNSS) issu d’un satellite SAT par exemple de type GPS ou GLONASS et le convertir en un signal GNSS numérique. L’unité de réception 11 comprend notamment une antenne A et un convertisseur analogique numérique (non représenté) pour obtenir un signal numérique S en sortie de l’unité de réception 11. L’unité de réception 11 comprend d’autres éléments qui ne seront pas décrits plus en détails car bien connus de l’homme du métier. Le récepteur 1 GNSS comprend une unité de traitement 2 à laquelle l’unité de réception 11 communique le signal GNSS numérisé S (ci-après le signal GNSS). L’unité de traitement 2 est constituée par un ou plusieurs processeurs qui permettent de mettre en œuvre différents traitements. Le signal GNSS reçu et numérisé comprend un signal utile émis par le satellite SAT, un bruit blanc gaussien et des interférences à éliminer. L’unité de traitement 2 comprend un module 20 de découpage du signal GNSS en blocs d’échantillons de taille prédéterminée. L’unité de traitement 2 comprend un convertisseur 21 temps/fréquence configuré pour convertir le signal GNSS dans le domaine fréquentiel, le signal GNSS étant dans le domaine temporel. En particulier, le convertisseur 21 permet d’appliquer une transformée de Fourrier discrète complexe (TFD, pour Transformée de Fourrier Discrète). A la suite du convertisseur 21, le récepteur 1 comprend un module de suppression des interférences 22 configuré pour mettre en œuvre un certain nombre de traitement sur le signal fréquentiel issu du convertisseur 21. Ces étapes seront détaillées plus loin. Ce module 22 fournit un signal fréquentiel dans lequel les interférences ont été éliminées à un convertisseur 23 fréquence/temps qui est configuré pour convertir ce signal dans le domaine temporel. En particulier, le convertisseur 22 permet d’appliquer une transformée de Fourrier discrète complexe inverse à celle appliquée par le convertisseur 21. Ce signal temporel est alors fourni une unité de corrélation 24 qui permet d’appliquer des traitements au signal temporel pour fournir le signal de navigation comme connu par l’homme du métier. L’unité de traitement 2 comprend également une mémoire 25 qui permet de stocker des signaux au cours des différents traitements. La illustre des étapes d’un procédé de traitement de signaux GNSS issus d’un satellite mis en œuvre par l’unité de traitement 2. En premier lieu, un signal issu d’un satellite est reçu et numérisé par le récepteur 1 (étape 100) pour obtenir le signal GNSS noté S. Le signal GNSS numérisé S comprenant un signal utile émis par le satellite SAT, un bruit blanc gaussien et des interférences à éliminer est d’abord fenêtré (étape 101) et découpé par blocs de plusieurs échantillons sur lequel une TFD complexe (étape 102) est appliquée pour obtenir un signal fréquentiel. Le fenêtrage a pour effet de limiter la diffusion spectrale issue de la TFD complexe et liée à la troncature temporelle. Un exemple de fenêtrage est de type Blackman-Harris. A l’issue de la TFD complexe, le signal fréquentiel comprend N échantillons d’indices 1 à N, N étant un multiple de 2, par exemple [Math. 1] 256 ≤ N ≤ 1024. S’agissant d’une TFD complexe, le signal fréquentiel comprend une partie réelle (composante en phase I) et une partie imaginaire (composante en quadrature Q). En outre, le signal comprend N échantillons décrivant la partie réelle (notés I i , i=1 à N) et N échantillons décrivant la partie imaginaire (notés Q i ). Ensuite, comme cela est visible sur la , une fonction de répartition d’amplitude de la partie réelle du signal fréquentiel est déterminée (étape 103). La détermination de cette fonction de répartition consiste à calculer l’amplitude Ii2 de chaque échantillons Ii de la partie réelle et de les classer par niveau pour obtenir un histogramme du nombre d’échantillons présentant une certaine valeur d’amplitude. Le pas de l’histogramme est constant et est par exemple égal à 1. Un exemple d’une telle fonction de répartition est illustré sur la . A partir de la fonction de répartition obtenue, l’amplitude de la partie réelle pour laquelle la fonction de répartition s’annule est déterminée (étape 104). Cette amplitude déterminée correspond à un seuil de sorte que les échantillons dont l’amplitude de la partie réelle est supérieure à ce seuil sont des niveaux de bruit. La illustre l’amplitude de la partie réelle en fonction de la fréquence, la fonction de répartition correspondante étant quant à elle illustrée sur la . Dans cet exemple, le spectrogramme représente un signal GPS C/A noyé dans le bruit gaussien en présence d’une interférence CW centrée sur la fréquence L1. L’estimation de la puissance de bruit est déduite du niveau pour lequel l’histogramme s’annule, ici la valeur est représentée par le seuil = 9. Tout ce qui est au-dessus de ce seuil est du bruit et on constate dès lors que seuls les niveaux de faible amplitude correspondent au signal avec seulement du bruit gaussien car ils correspondent au bruit gaussien dont la répartition suit une loi de type normale centrée. Ensuite, le signal fréquentiel est traité de manière à supprimer ses composantes dont l’amplitude de la partie réelle est supérieure au seuil déterminé (étape 105). Le signal ainsi traité est alors converti en un signal temporel via l’application d’une transformée inverse complexe (TFD -1 complexe) sur ce signal (étape 106). Un signal S’ est alors obtenu. C’est ce signal qui permet ensuite d’obtenir le signal de navigation S’’. Selon un mode de réalisation, le traitement sur le signal fréquentiel à l’étape 105 peut consister en une excision en fréquence sur ce signal. Un tel traitement consiste à annuler les composantes fréquentielles pour lesquelles l’amplitude de la partie réelle est supérieure au seuil déterminé à l’étape 104. L’annulation des composantes fréquentielles est mise en œuvre sur les parties réelle et imaginaire. Selon un autre mode de réalisation, le traitement sur le signal fréquentiel à l’étape 105 peut consister en un blocage d’amplitude. Selon ce mode de réalisation, contrairement à l’annulation des composantes fréquentielles, le blocage d’amplitude consiste à fixer l’amplitude dans la plage fréquentielle de l’interférence tout en conservant sa phase. La valeur de l’amplitude fixée peut-être choisie pour : maximiser le rapport signal sur bruit ; tenir compte du pourcentage de composantes fréquentielles à traiter ; conserver la représentation spectrale du signal (variante avantageuse) pour limiter l’apport de distorsion dans la suite du traitement. Procédé de traitement d’un signal de radionavigation issu d’un satellite (SAT), ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre dans un unité de traitement (2) d’un récepteur (1) de radionavigation : - conversion (102) du signal de radionavigation dans le domaine fréquentiel au moyen d’une transformée de Fourier complexe de manière à obtenir un signal de radionavigation fréquentiel comprenant une partie réelle I et une partie imaginaire Q, la partie réelle I ayant une amplitude I 2 associée à une fréquence ; - détermination (103) d’une loi de répartition d’amplitude I 2 de la composante réelle I du signal de radionavigation fréquentiel ; - détermination (104) d’une amplitude de la composante réelle pour laquelle la fonction de répartition s’annule, ladite amplitude définissant un seuil ; - traitement (105) du signal de radionavigation fréquentiel de manière à supprimer les composantes dont l’amplitude sont supérieures au seuil déterminé. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le traitement du signal (105) de radionavigation fréquentiel comprend une excision de fréquence. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le traitement du signal (105) de radionavigation fréquentiel comprend un blocage en amplitude. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la détermination (103) de la loi de répartition consiste à obtenir un histogramme de l’amplitude de la composante réelle. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une conversion (106) du signal de radionavigation fréquentiel dans lequel les composantes dont l’amplitude sont supérieures au seuil déterminé ont supprimées dans le domaine temporel au moyen d’une transformée de Fourier inverse complexe de manière à obtenir un signal de radionavigation traité. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une des revendications précédentes, lorsque ce programme est exécuté par un ordinateur.