Brevet FR3119464A1 — publié le 20220805

La présente invention fournit un procédé, un système et un programme informatique pour l’estimation directe de la position (DPE) améliorée par transition de bits à partir de signaux du système mondial de navigation par satellite (GNSS) et comprend la réception dans un récepteur GNSS (120) de signaux provenant de plusieurs satellites (110) différents dans plusieurs constellations de satellites adaptées pour être utilisées avec le GNSS. Le procédé estime les paramètres du récepteur GNSS (120) : position, vitesse, biais d’horloge, dérive de l’horloge et, en option et si on ne le connaît pas, l’heure du récepteur. Le procédé génère un modèle des signaux GNSS reçus qui dépend des paramètres du récepteur. De manière unique, le procédé inclut la synchronisation d’un code primaire (140A) et d’un code secondaire (140B) dans le modèle de signal GNSS (120) reçu, en plus des délais, des décalages Doppler et d’autres paramètres pertinents pour le positionnement. Enfin, si le code secondaire (140B) d’un signal particulier est inconnu, le procédé détermine la combinaison de transitions de bits qui maximise le problème d’optimisation. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 ESTIMATION DIRECTE DE LA POSITION AMÉLIORÉE PAR TRANSITION DE BITS DANS LE SYSTÈME MONDIAL DE POSITIONNEMENT PAR SATELLITES. Domaine technique de l’invention La présente invention concerne le domaine de la détermination de la position du système mondial de navigation par satellite (GNSS - venant des termes anglo-saxons global navigation satellite system ) dans les systèmes de positionnement mondiaux par satellite. Arrière-plan technique Le positionnement par satellite désigne la détermination de la position, de la vitesse et du temps (PVT - venant des termes anglo-saxons Position, Velocity and Time) d’un récepteur GNSS en fonction des données de positionnement GNSS dans des signaux tels que ceux produits par le système mondial de positionnement (GPS - venant des termes anglo-saxons Global Positioning System), le système mondial de navigation par satellite (GLONASS – venant des termes anglo-saxon Global Navigation Satellite System), Galileo, NavIC et BeiDou. Le signal de base du GNSS est un signal à spectre étalé en séquence directe, transmis de manière synchrone par chaque satellite d’une constellation de satellites GNSS. Le signal à spectre étalé comprend à la fois un code de télémétrie, également appelé séquence d’étalement du bruit pseudo-aléatoire (PRN - venant des termes anglo-saxons Pseudorandom Noise), et également une liaison de données à faible débits qui diffuse des informations d’éphéméris pour le satellite correspondant. Chaque récepteur GNSS reçoit le signal GNSS à partir duquel le récepteur GNSS estime le PVT. Pour ce faire, une logique programmatique s’exécutant en coordination avec le récepteur GNSS estime le code de télémétrie dans le modèle de signal de manière à construire un ensemble d’observables pour chaque satellite d’où le signal GNSS a été reçu. Les observables de l’ensemble comprennent une série de télémétrie calculées à partir du délai de réception du signal GNSS correspondant, appelées pseudo-distances, ainsi que des estimations de la différence de phase, appelées mesures de la phase de la porteuse, entre les différents signaux GNSS. Avec les observables, le calcul du PVT consiste à résoudre une multilatération des observables dans le cadre d’un algorithme des moindres carrés. Traditionnellement, le calcul du PVT est un processus en deux étapes. La première étape du processus produit une estimation grossière des paramètres de synchronisation basée sur les données non polies du signal reçu. De plus, cette première étape peut impliquer un affinement de l’estimation grossière en utilisant soit une acquisition plus fine, soit des boucles de suivi. Plus précisément, dans la première étape, les estimations du retard et des décalages Doppler sont déterminées à partir des signaux à spectre étalé reçus d’une sélection de satellites. Dans la deuxième étape, appelée "solution de navigation", les observables GNSS sont traités afin d’estimer le PVT du récepteur GNSS. Les signaux GNSS modernes comprennent notamment un code PRN secondaire en complément du code PRN primaire. Le code primaire est un code binaire se répétant continuellement avec un débit des éléments élevé, tandis que le code secondaire est également un code binaire se répétant continuellement, mais il a un débits d’élément beaucoup plus faible par ordre de grandeur par rapport au débits d’élément du code primaire. Chaque puce du code secondaire multiplie une période du code primaire. Le produit des codes primaire et secondaire est alors généralement appelé code à plusieurs niveaux. Bien qu’un code secondaire apporte plusieurs avantages et permette une amélioration significative des performances d’un récepteur GNSS, la présence du code secondaire complique l’étape d’acquisition car l’alignement correct du code PRN secondaire pour des temps d’acquisition de signaux prolongés nécessite des ressources de traitement supplémentaires au niveau du récepteur GNSS. Les récents progrès en matière de puissance de traitement informatique rendent toutefois inutile la détermination en deux étapes du processus de PVT et permettent à la place une estimation directe du positionnement (DPE - venant des termes anglo-saxons direct positioning estimation) en une seule étape à partir des signaux à spectre étalé reçus. Dans la DPE, les instructions du programme fonctionnant dans le récepteur GNSS intègrent les boucles de suivi du code/porteur et la solution de navigation en une seule étape. Il est important de noter que les récepteurs GNSS mettant en œuvre la DPE améliorent l’acquisition et le suivi des satellites et fournissent un PVT dans des scénarios difficiles tels que la propagation par trajets multiples ou les conditions de faible signal et d’affaiblissement. Contrairement au processus en deux étapes de l’estimation traditionnelle de la position, la DPE peut à la fois utiliser et extraire des informations utiles des signaux GNSS faibles tout en faisant face aux blocages de signaux. Ainsi, la DPE permet de se positionner malgré une faible couverture satellite à l’emplacement du récepteur GNSS. Brève description des figures Les dessins d’accompagnement, qui sont incorporés dans la présente description et en font partie intégrante, illustrent des modes de réalisation de l’invention et, avec la description, servent à expliquer les principes de l’invention. Les modes de réalisation illustrés ici sont actuellement préférées, étant entendu, toutefois, que l’invention ne se limite pas aux arrangements et instruments précis indiqués, dans lesquels : La est une illustration d’un processus de DPE amélioré par transition de bits d’un signal GNSS ; La est un schéma illustrant un système de traitement de données hôte adapté pour la DPE améliorée par transition de bits d’un signal GNSS ; et, La est un organigramme illustrant un processus de DPE amélioré par transition de bits d’un signal GNSS. Procédé d’estimation directe de la position (DPE) améliorée par transition de bits d’un signal de système mondial de navigation par satellite (GNSS), le procédé comprenant : une réception (310) dans un récepteur GNSS (120, 210) de signaux provenant d’une multiplicité de satellites (110) différents dans une constellation (200) de satellites (110) adaptée pour être utilisée avec le GNSS ; une extraction (330) à partir des signaux d’un code primaire (140A) et d’un code secondaire (140B) ; une identification (360) d’une multiplicité de transitions de bits dans chacun des codes primaire (140A) et secondaire (140B) ; une détermination d’un alignement (150) d’une des transitions de bits de chacun des codes primaire (140A) et secondaire (140B) ; et une modification d’une position grossière (100A) déterminée pour le code primaire (140A) avec l’alignement (150) déterminé de l’une des transitions de bits. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination de l’alignement (150) comprend la génération d’un ensemble de fonctions d’ambiguïté croisée augmentées (160) pour chacun des signaux en corrélation avec un code local du récepteur GNSS (120) et le traitement de chacune des fonctions d’ambiguïté croisée (160) par estimation directe de la position (DPE) en utilisant l’une des transitions de bits déterminée comme étant dans l’alignement (150). Procédé selon la revendication 2, dans lequel chacune des fonctions d’ambiguïté croisée (160) est traitée par DPE en tenant compte de la position, de la vitesse et du temps. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’ensemble des fonctions d’ambiguïté croisée augmentées (160) correspond à un certain nombre de satellites en vue du récepteur GNSS (120, 210). Système de traitement de données adapté pour l’estimation directe de la position (DPE) améliorée par transition de bits d’un signal de système mondial de navigation par satellite (GNSS), le système comprenant : une plate-forme informatique hôte comprenant un ou plusieurs ordinateurs, chacun comprenant de la mémoire (230) et au moins un processeur (220) ; et, un module DPE (300) comprenant des instructions de programmes informatiques dont l’exécution est activée dans la plate-forme informatique hôte pour effectuer : une réception (310) dans un récepteur GNSS (120, 210) de signaux de positionnement provenant d’une multiplicité de satellites (110) différents dans une constellation (200) de satellites (110) adaptée pour être utilisée avec le GNSS ; une extraction (330) à partir des signaux d’un code primaire (140A) et d’un code secondaire (140B) ; une identification (360) d’une multiplicité de transitions de bits dans chacun des codes primaire (140A) et secondaire (140B) ; une détermination d’un alignement (150) d’une des transitions de bits de chacun des codes primaire (140A) et secondaire (140B) ; et une modification d’une position grossière (100A) déterminée pour le code primaire (140A) avec l’alignement (150) déterminé de l’une des transitions de bits. Système suivant la revendication 5, dans lequel la détermination de l’alignement (150) comprend la génération d’un ensemble de fonctions d’ambiguïté croisée augmentées (160) pour chacun des signaux en corrélation avec un code local du récepteur GNSS (120, 210) et le traitement de chacune des fonctions d’ambiguïté croisée (160) par estimation directe de la position (DPE) en utilisant l’une des transitions de bits déterminée comme étant dans l’alignement (150). Système suivant la revendication 6, dans lequel chacune des fonctions d’ambiguïté croisée (160) est traitée par DPE en tenant compte non seulement de la position, de la vitesse et du temps, mais aussi de l’une des transitions de bits. Système selon la revendication 6, dans lequel l’ensemble des fonctions d’ambiguïté croisée augmentées (160) correspond à un certain nombre de satellites en vue du récepteur GNSS (120, 210). Programme informatique pour l’estimation directe de la position (DPE) améliorée par transition de bits d’un signal de système mondial de navigation par satellite (GNSS), le programme informatique comprenant un support de stockage lisible par ordinateur ayant des instructions de programme incorporées, les instructions de programme étant exécutables par un dispositif pour que le dispositif exécute un procédé comprenant : une réception (310) dans un récepteur GNSS (120, 210) de signaux de positionnement provenant d’une multiplicité de satellites (110) différents dans une constellation (200) de satellites (110) adaptée pour être utilisée avec le GNSS ; une extraction (330) à partir des signaux d’un code primaire (140A) et d’un code secondaire (140B) ; une identification (360) d’une multiplicité de transitions de bits dans chacun des codes primaire (140A) et secondaire (140B) ; une détermination d’un alignement (150) d’une des transitions de bits de chacun des codes primaire (140A) et secondaire (140B) ; et une modification d’une position grossière (100A) déterminée pour le code primaire (140A) avec l’alignement (150) déterminé de l’une des transitions de bits. 0 Programme informatique selon la revendication 9, dans lequel la détermination de l’alignement (150) comprend une génération d’un ensemble de fonctions d’ambiguïté croisée augmentées (160) pour chacun des signaux en corrélation avec un code local du récepteur GNSS (120, 210) et un traitement de chacune des fonctions d’ambiguïté croisée (160) par estimation directe de la position (DPE) en utilisant l’une des transitions de bits déterminée comme étant dans l’alignement (150). 1 Programme informatique selon la revendication 10, dans lequel chacune des fonctions d’ambiguïté croisée (160) est traitée par DPE en tenant compte non seulement de la position, de la vitesse et du temps, mais aussi de l’une des transitions de bits. Programme informatique selon la revendication 10, dans lequel l’ensemble des fonctions d’ambiguïté croisée augmentées (160) correspond à un certain nombre de satellites en vue du récepteur GNSS (120, 210).