Brevet FR3101710A1 — publié le 20210409

Procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d’un signal acquis bruité comprenant une étape de réception d’un signal bruité comprenant une signature connue, une étape de décomposition du signal bruité en ondelettes, une étape de reconstruction d’un signal reconstruit à partir d’une combinaison d’ondelettes sélectionnées parmi les ondelettes obtenues à l’étape de décomposition. Le procédé comprend également une étape de construction d’un signal attendu à partir de la signature connue, une étape d’estimation de la similitude du signal reconstruit avec le signal attendu, une étape d’estimation du signal direct à l’aide du résultat de l’étape d’estimation de la similitude. Figure 1 Procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d’un signal acquis bruité Domaine de l’invention La présente invention se rapporte au domaine de la réduction des erreurs liées aux multi-trajets d’un signal acquis bruité et plus particulièrement d’un signal acquis bruité comprenant une signature connue tel que c’est le cas dans les applications GNSS par exemple. Art antérieur De manière connue, il est possible d’identifier un effet multi-trajets dans un récepteur GNSS qui est conçu pour recevoir différents signaux d'un satellite GNSS et comprend un paramètre déterminé à partir des signaux directement reçus avec une signature connue. L’identification consiste à recevoir au moins deux signaux indépendants l'un de l'autre, à déterminer un paramètre actuel à partir d'au moins les premier et second signaux, à évaluer le paramètre par rapport à la signature connue; et à identifier un effet multi-chemins lorsque le paramètre présente un écart qui diverge de la valeur de consigne prédéfinie. Le document WO2016135205A3 décrit un tel procédé. Toutefois, ces solutions ne donnent pas une entière satisfaction. En effet, un tel fonctionnement n’est applicable que dans la mesure où les deux signaux reçus ont un rapport signal à bruit élevé. De plus, un tel procédé nécessite une charge calculatoire importante puisque les signaux reçus doivent être comparés deux à deux afin d’isoler le trajet direct. La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d’un signal acquis bruité comprenant les étapes suivantes : une étape de réception d’un signal bruité comprenant un signal direct comprenant une signature connue ; une étape de décomposition du signal bruité sur un ensemble d’échelles allant jusqu’à une échelle j+J sur une base d’ondelettes de décomposition de façon à obtenir pour chaque base d’ondelettes de décomposition à l’échelle j+J une sous-bande du signal bruité ; une étape de reconstruction d’un signal reconstruit à l’échelle j sur une base d’ondelettes de reconstruction à partir d’une combinaison de sous-bandes à l’échelle j+J sélectionnée telle que ladite combinaison de sous-bandes à l’échelle j+J sélectionnée est sous-jacente aux sous-bandes à l’échelle j obtenues à l’étape de décomposition ; une étape de construction d’un signal attendu par décomposition de la signature connue sur un ensemble d’échelles allant jusqu’à l’échelle j sur la base d’ondelettes de construction de façon à obtenir pour chaque base d’ondelettes de construction à l’échelle j une sous-bande du signal attendu ; une étape d’estimation de la similitude du signal reconstruit à l’échelle j avec le signal attendu à l’échelle j ; et une étape d’estimation du signal direct à l’aide du résultat de l’étape d’estimation de la similitude. Selon un mode de réalisation, le signal reconstruit correspond au signal bruité en une forme moins bruitée. Selon un mode de réalisation, la décomposition du signal bruité en sous bandes permet d’isoler les singularités du signal et facilite l’accès à l’information. Selon un mode de réalisation, l’étape de construction d’un signal attendu comprend une étape de décomposition d’un motif correspondant à la signature du signal bruité en ondelettes. Selon un mode de réalisation, l’étape de construction d’un signal attendu comprend une étape d’interpolation des sous bandes obtenues lors de la décomposition de la signature connue. Selon un avantage, une étape d’estimation de la similitude entre le signal reconstruit et le signal attendu permet une estimation du signal direct plus robuste. Selon un avantage, l’étape de construction peut être réalisée en parallèle ou avant les étapes de de réception d’un signal bruité, de décomposition dudit signal, de reconstruction du signal reconstruit et d’estimation de la similitude. Selon un mode de réalisation, l’étape d’estimation de la similitude est une étape d’intercorrélation. Selon un mode de réalisation, le signal bruité est un signal de système de positionnement par satellites. Au sens de la présente invention, le signal direct est le signal se propageant directement depuis l’émetteur jusqu’au récepteur sans rencontrer d’obstacle. Le signal direct est aussi appelé line-of-sight (LOS) en langue anglaise. Selon un mode de réalisation, les étapes a) à e) sont réalisées plusieurs fois afin de réaliser l’étape f) d’estimation du signal direct à l’aide des meilleurs résultats des étapes d’estimation de la similitude. Selon un mode de réalisation, le signal bruité comprend une pluralité de signatures connues. Au sens de la présente invention, J est un entier naturel non nul. Au sens de la présente invention, j est un entier naturel. Selon un mode de réalisation, la combinaison de sous-bandes à l’échelle j+J sélectionnée est sélectionnée à l’aide d’un ensemble prédéfini de sous bandes. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet de réduire la charge calculatoire et ainsi obtenir une sélection plus rapide et économe en énergie. Au sens de la présente invention, un ensemble prédéfini de sous bandes est un ensemble d’éléments permettant de désigner des sous bandes. Selon un mode de réalisation, l’ensemble prédéfini de sous bandes est constitué préalablement à l’étape de reconstruction. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’obtenir un ensemble prédéfini de sous bandes adapté à l’estimation du signal attendu. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’obtenir un ensemble prédéfini de sous bandes représentatif de la signature connue. Selon un mode de réalisation, l’ensemble prédéfini de sous bandes comprend l’ensemble des meilleures combinaisons de sous bandes pour permettre la reconstruction du signal reconstruit. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’obtenir une reconstruction d’un signal reconstruit en une forme plus robuste. Selon un mode de réalisation, l’ensemble prédéfini de sous-bandes sélectionnées est déterminé par comparaison de résultats d’étapes d’estimation de la similitude du signal reconstruit avec le signal attendu à l’échelle j à l’aide d’un critère énergétique. Selon un mode de réalisation le critère énergétique utilisé est l’opérateur d’énergie de Teager-Kaiser. Selon un mode de réalisation, l’étape de décomposition du signal en sous-bandes comprend une première étape de projection du signal bruité sur une première base d’ondelettes de décomposition de manière à obtenir une première sous-bande et une deuxième étape de projection du signal bruité sur une deuxième base d’ondelettes de décomposition afin d’obtenir une deuxième sous-bande. Selon un avantage, une telle décomposition permet de diminuer le bruit présent sur le signal par étalement dudit bruit sur deux sous-bandes. Selon un mode de réalisation, l’étape de décomposition du signal en sous bandes comprend des étapes successives de décomposition telles que précédemment décrites appliquées aux sous bandes de manière à obtenir des sous bandes d’échelle supérieure. Au sens de la présente invention, une sous-bande d’échelle j+1 est une sous-bande issue de la décomposition d’une sous-bande à échelle j. Selon un mode de réalisation, les bases d’ondelettes sont choisies en fonction de la signature connue. Selon un mode de réalisation, les bases d’ondelettes sont uniques pour chaque échelle. Selon un mode de réalisation, l’étape de décomposition du signal bruité comprend des étapes successives de décomposition des sous-bandes précédemment obtenues de manière à obtenir des sous-bandes d’échelles supérieures à la première sous-bande et deuxième sous-bandes. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’obtenir 2j ondelettes avec j l’échelle de décomposition. Plus l’échelle de décomposition est grande et plus le nombre de sous-bandes est important. Un grand nombre de sous-bandes permet d’isoler les singularités du signal et facilite l’accès à l’information y compris dans le cas d’un faible rapport signal sur bruit. Selon un avantage, la somme directe des sous-bandes à une échelle donnée permet de reconstruire le signal reconstruit. Selon un mode de réalisation, des échantillons nuls peuvent être ajoutés en amont et en aval du signal bruité réceptionné afin d’éviter toute perte d’informations lors des décompositions du signal bruité. En effet, tout filtre ayant un régime transitoire, l’ajout d’échantillons nuls permet d’intégrer ledit régime transitoire. Selon un mode de réalisation, les bases d’ondelettes de reconstruction sont orthogonales avec les bases d’ondelettes de décomposition pour une même échelle et une même sous-bande. Selon un mode de réalisation, il existe une base d’ondelettes de reconstruction unique pour chaque ordre j+J. Selon un mode de réalisation, l’étape de reconstruction du signal reconstruit comprend une étape d’interpolation du signal reconstruit. Selon un avantage, une étape d’interpolation permet d’obtenir un signal reconstruit plus robuste par ajout d’informations. En effet, l’interpolation permet d’ajouter de la redondance et donc de l’information. Selon un mode de réalisation, l’étape de construction du signal attendu comprend une étape d’interpolation du signal attendu. Selon un avantage, une étape d’interpolation permet d’obtenir un signal reconstruit plus robuste par ajout d’informations. En effet, l’interpolation permet d’ajouter de la redondance et donc de l’information. Selon un mode de réalisation, l’étape d’estimation du signal direct consiste à identifier l’amplitude du signal la plus élevée parmi plusieurs signaux reconstruits. Une telle disposition permet d’identifier le trajet direct et de réduire l’incertitude sur l’instant d’arrivée du signal. Selon un mode de réalisation, l’étape d’estimation du signal direct comprend une étape préliminaire de réalisation d’une moyenne statistique à partir de plusieurs signaux reconstruits issus de l’étape de reconstruction. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’isoler les meilleurs résultats. Les différents aspects définis ci-dessus non incompatibles peuvent être combinés. Brève description des figures L’invention sera encore mieux comprise à l’aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard des dessins annexés dans lesquels : représente un organigramme de programmation conformément à la présente invention ; représente un exemple de fonction d’échelles et d’ondelettes conformément à la présente invention; et représente un exemple de décomposition d’un signal en ondelettes conformément à la présente invention. Description en référence aux figures La figure 1 représente un organigramme de programmation d’un procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d’un signal acquis bruité comprenant une étape de réception 10 d’un signal bruité comprenant un signal direct comprenant une signature connue. Dans le cas d’espèce, ledit signal acquis bruité est un signal de système de positionnement par satellites. Le procédé décrit est également applicable afin de réduire les erreurs liées aux multi-trajets dans le cas où le signal bruité ne comprend pas une signature connue mais une pluralité de signatures connues. Le procédé comprend une étape de décomposition 14 du signal bruité, représenté à l’échelle j, sur un ensemble d’échelles, comprenant des échelles de décomposition 60 et des échelles de reconstruction 61, allant jusqu’à une échelle j+J sur une base d’ondelettes de décomposition 62 de façon à obtenir pour chaque base d’ondelettes de décomposition 62 à l’échelle j+J une sous-bande 52 du signal bruité. J est un entier naturel non nul et j est un entier naturel. La décomposition du signal bruité en sous bandes permet d’isoler les singularités du signal et facilite l’accès à l’information. L’étape de décomposition 14 du signal en sous-bandes 52 comprend une première étape de projection du signal bruité sur une première base d’ondelettes de décomposition de manière à obtenir une première sous-bande et une deuxième étape de projection du signal bruité sur une deuxième base d’ondelettes de décomposition afin d’obtenir une deuxième sous-bande. Une telle décomposition permet de diminuer le bruit présent sur le signal par étalement dudit bruit sur deux sous-bandes. Selon un mode de réalisation, l’étape de décomposition 14 du signal en sous bandes comprend des étapes successives de décomposition telles que précédemment décrites appliquées aux sous bandes de manière à obtenir des sous bandes d’échelle supérieure. Au sens de la présente invention, une sous-bande d’échelle j+1 est une sous-bande issue de la décomposition d’une sous-bande à échelle j. Les bases d’ondelettes sont choisies en fonction de la signature connue et sont uniques pour chaque échelle. Le procédé comprend une étape de chargement d’une bibliothèque 12 de pointeurs correspondants aux sous-bandes présentant un intérêt. Les sous bandes ayant un intérêt sont à l’échelle j+J. L’étape de décomposition 14 du signal bruité comprend des étapes successives de décomposition des sous-bandes 52 précédemment obtenues de manière à obtenir des sous-bandes 52 d’échelles supérieures à la première sous-bande et deuxième sous-bandes. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’obtenir ondelettes avec j l’échelle de décomposition. Plus l’échelle de décomposition est grande et plus le nombre de sous-bandes 52 est important. Un grand nombre de sous-bandes 52 permet d’isoler les singularités du signal et facilite l’accès à l’information y compris dans le cas d’un faible rapport signal sur bruit. Selon un avantage, la somme directe des sous-bandes 52 à une échelle donnée permet de reconstruire le signal reconstruit 50, tel que représenté sur la figure 3. Selon un mode de réalisation, des échantillons nuls sont ajoutés en amont et en aval du signal bruité réceptionné afin d’éviter toute perte d’informations lors des étapes de décompositions 14 du signal bruité. En effet, tout filtre ayant un régime transitoire, l’ajout d’échantillons nuls permet d’intégrer ledit régime transitoire. Selon un mode de réalisation, les bases d’ondelettes de reconstruction 64 sont orthogonales avec les bases d’ondelettes de décomposition 62 pour une même échelle et une même sous-bande, telle que représentée à la figure 2. Selon un mode de réalisation, les échelles de décomposition 60 et les échelles de reconstruction 61 de l’ensemble d’échelles sont orthogonales les unes avec les autres pour une même échelle et une même sous-bande telle que représentée à la figure 2. Selon un mode de réalisation, il existe une base d’ondelettes de reconstruction 64 unique pour chaque échelle j+J. Le procédé comprend une étape de reconstruction 18 d’un signal reconstruit 50 à l’échelle j sur une base d’ondelettes de reconstruction 64 à partir d’une combinaison de sous-bandes 52 à l’échelle j+J sélectionnée à l’aide d’un ensemble prédéfini de sous bandes 52 préalablement constitué à partir des meilleures combinaisons et de sous bandes 52 telle que ladite combinaison de sous-bandes 52 à l’échelle j+J sélectionnée est sous-jacente aux sous-bandes 52 à l’échelle j obtenues à l’étape de décomposition 14. Au sens de la présente invention, un ensemble prédéfini de sous bandes 52 est un ensemble d’éléments permettant de désigner des sous bandes 52. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’obtenir un ensemble prédéfini de sous bandes 52 adapté à l’estimation du signal attendu. L’ensemble prédéfini de sous-bandes 52 sélectionnées est déterminé par comparaison de résultats d’étapes d’estimation de la similitude 40 du signal reconstruit 50 avec le signal attendu à l’échelle j à l’aide de l’opérateur d’énergie de Teager-Kaiser. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’obtenir un ensemble prédéfini de sous bandes 52 représentatif de la signature connue. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet de réduire la charge calculatoire et ainsi obtenir une sélection plus rapide et économe en énergie. Selon un mode de réalisation, le signal reconstruit 50 correspond au signal bruité en une forme plus robuste. L’étape de reconstruction 18 du signal reconstruit 50 comprend une étape d’interpolation du signal reconstruit 20. Une étape d’interpolation permet d’obtenir un signal reconstruit 50 plus robuste par ajout d’informations. En effet, l’interpolation permet d’ajouter de la redondance et donc de l’information. Le procédé comprend une étape de construction 32 d’un signal attendu par décomposition de la signature connue, obtenue lors d’une étape de génération de la signature connue 30, sur un ensemble d’échelles comprenant des échelles de décomposition 60 et des échelles de reconstruction 61 allant jusqu’à l’échelle j sur la base d’ondelettes de construction 62. L’étape de construction 32 est réalisée de façon à obtenir pour chaque base d’ondelettes de construction 62 à l’échelle j une sous-bande 52 du signal attendu. L’étape de construction 32 d’un signal attendu comprend une étape de décomposition d’un motif correspondant à la signature du signal bruité en ondelettes et une étape d’interpolation des sous bandes obtenues lors de la décomposition de la signature connue. L’étape de construction 62 est réalisée en parallèle ou avant les étapes de de réception 10 d’un signal bruité, de décomposition 14 dudit signal et de reconstruction 18 du signal reconstruit. L’étape de construction 32 du signal attendu comprend une étape d’interpolation du signal attendu 34. Une étape d’interpolation permet d’obtenir un signal reconstruit 50 plus robuste par ajout d’informations. En effet, l’interpolation permet d’ajouter de la redondance et donc de l’information. Le procédé comprend également une étape d’estimation de la similitude 40 du signal reconstruit 50 à l’échelle j avec le signal attendu à l’échelle j. Une étape d’estimation de la similitude, par intercorrélation par exemple, entre le signal reconstruit 50 et le signal attendu permet une estimation du signal direct plus robuste. Le signal direct est le signal se propageant directement depuis l’émetteur jusqu’au récepteur sans rencontrer d’obstacle. Le signal direct est aussi appelé line-of-sight (LOS) en langue anglaise. Le procédé comprend enfin une étape d’estimation du signal direct 42 à l’aide du résultat de l’étape d’estimation de la similitude 40 en identifiant l’instant d’apparition de l’amplitude du signal la plus élevée parmi plusieurs signaux reconstruits 50. Une telle disposition permet d’identifier le trajet direct et de réduire l’incertitude sur l’instant d’arrivée du signal. L’étape d’estimation du signal direct 42 comprend une étape préliminaire de réalisation d’une moyenne statistique à partir de plusieurs signaux reconstruits 50 issus de l’étape de reconstruction 18. Selon un mode de réalisation, une telle disposition permet d’isoler les meilleurs résultats. Les étapes de réception 10, de décomposition 14, de reconstruction 18, de construction et d’estimation de la similitude 40 sont répétées 16 plusieurs fois afin de réaliser l’étape d’estimation du signal direct 42 à l’aide des meilleurs résultats des étapes d’estimation de la similitude 40. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-avant, mais en couvre au contraire toutes les variantes. Procédé de réduction des erreurs liées aux multi-trajets d’un signal acquis bruité comprenant les étapes suivantes : une étape de réception (10) d’un signal bruité comprenant un signal direct comprenant une signature connue ; une étape de décomposition (14) du signal bruité sur un ensemble d’échelles allant jusqu’à une échelle j+J sur une base d’ondelettes de décomposition (62) de façon à obtenir pour chaque base d’ondelettes de décomposition (62) à l’échelle j+J une sous-bande (52) du signal bruité ; une étape de reconstruction (18) d’un signal reconstruit (50) à l’échelle j sur une base d’ondelettes de reconstruction (64) à partir d’une combinaison de sous-bandes (52) à l’échelle j+J sélectionnée telle que ladite combinaison de sous-bandes (52) à l’échelle j+J sélectionnée est sous-jacente aux sous-bandes (52) à l’échelle j obtenues à l’étape de décomposition (14) ; une étape de construction (32) d’un signal attendu par décomposition de la signature connue sur un ensemble d’échelles allant jusqu’à l’échelle j sur la base d’ondelettes de construction (62) de façon à obtenir pour chaque base d’ondelettes de construction (62) à l’échelle j une sous-bande (52) du signal attendu ; une étape d’estimation de la similitude (40) du signal reconstruit (50) à l’échelle j avec le signal attendu à l’échelle j ; et une étape d’estimation du signal direct (42) à l’aide du résultat de l’étape d’estimation de la similitude (40). Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon la revendication 1, dans lequel la combinaison de sous-bandes (52) à l’échelle j+J sélectionnée est sélectionnée à l’aide d’un ensemble prédéfini de sous bandes (52). Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon la revendication 2, dans lequel l’ensemble prédéfini de sous bandes (52) est constitué préalablement à l’étape de reconstruction (18). Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon l’une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel l’ensemble prédéfini de sous bandes (52) comprend l’ensemble des meilleures combinaisons de sous bandes (52) pour permettre la reconstruction du signal reconstruit (50). Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l’ensemble prédéfini de sous-bandes (52) sélectionnées est déterminé par comparaison de résultats d’étapes d’estimation de la similitude (40) du signal reconstruit (50) avec le signal attendu à l’échelle j à l’aide d’un critère énergétique. Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’étape de décomposition (14) du signal en sous-bandes (52) comprend une première étape de projection du signal bruité sur une première base d’ondelettes de décomposition de manière à obtenir une première sous-bande et une deuxième étape de projection du signal bruité sur une deuxième base d’ondelettes de décomposition afin d’obtenir une deuxième sous-bande. Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon la revendication 6, dans lequel l’étape de décomposition (14) du signal bruité comprend des étapes successives de décomposition des sous-bandes (52) précédemment obtenues de manière à obtenir des sous-bandes (52) d’échelles supérieures à la première sous-bande et deuxième sous-bandes. Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’étape de reconstruction (18) du signal reconstruit (50) comprend une étape d’interpolation du signal reconstruit (20). Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’étape de construction (32) du signal attendu comprend une étape d’interpolation du signal attendu (34). Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’étape d’estimation du signal direct (42) consiste à identifier l’amplitude du signal la plus élevée parmi plusieurs signaux reconstruits (50). Procédé de réduction des erreurs d’un signal acquis bruité selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l’étape d’estimation du signal direct (42) comprend une étape préliminaire de réalisation d’une moyenne statistique à partir de plusieurs signaux reconstruits (50) issus de l’étape de reconstruction (18).