Brevet FR3127819A1 — publié le 20230407

L’invention concerne un procédé de traitement d’un signal de radionavigation issu d’un satellite (SAT) reçu par un récepteur de radionavigation comprenant plusieurs antennes de réception, chaque antenne étant configurée pour recevoir des signaux issus d’un satellite d’intérêt (SAT), d’au moins un brouilleur et éventuellement d’au moins un autre satellite (SAT’) selon des directions données, le procédé comprenant les étapes suivantes : - détection (E1) à partir du signal reçu par chaque antenne, d’au moins une direction d’un signal de brouillage ; - atténuation (E2, E2’) du signal de brouillage détecté dans la direction détectée ; procédé dans lequel la détection (E1) de la direction d’un signal de brouillage est basée sur la détermination d’une matrice de covariance fonction des signaux reçus par chaque antenne donnée par avec une matrice de taille où chaque colonne correspond au signal reçu par chaque antenne, désignant le nombre d’échantillons acquis durant une période fixée et étant le nombre d’antennes. Figure pour l’abrégé : FIGURE 4 Procédé de traitement d’un signal GNSS en vue d’atténuer au moins un signal de brouillage L’invention concerne un procédé et un dispositif pour traiter, éliminer des interférences dans des signaux reçus par un réseau de plusieurs antennes d’un récepteur de positionnement par satellites ou récepteur GNSS (en anglais, « Global Navigation Satellite Systems »). Et l’invention s’applique notamment à l’élimination des interférences dans un signal satellite reçu par un tel récepteur. ETAT DE LA TECHNIQUE Les systèmes de positionnement par satellites, ou systèmes GNSS (GPS, GALILEO, GLONASS) opèrent dans les bandes radioélectriques dévolues à cet usage situées en bande L (c’est-à-dire entre 1 et 2 GHz). Comme tout récepteur radio, ils sont susceptibles d’être brouillés accidentellement ou intentionnellement. Utilisés notamment pour faciliter les transports (maritimes, fluviaux, terrestres et aériens) et permettre le bon déroulement des applications industrielles, scientifiques et militaires, leur brouillage peut mettre en danger des personnes civiles, des processus industriels et des militaires en opération. Il convient donc de déployer partout où cela est nécessaire des solutions antibrouillage adéquates. De telles solutions d’antibrouillage sont basées sur un dispositif de traitement spatial comprenant une antenne à diagramme de rayonnement contrôlé (en anglais, CRPA pour « Controlled Radiation Pattern Antenna ») situé en amont du récepteur GNSS et visant à mitiger l’impact négatif des brouilleurs sur les performances du récepteur. De tels traitements, consistent à former une antenne apparente en pondérant en amplitude et en phase les signaux issus de capteurs élémentaires avant de les sommer de manière à former un unique signal. Il s’agit en fait d’utiliser un récepteur d’antennes séparées dans l’espace et, par une combinaison adéquate des signaux reçus par chaque antenne, d’atténuer les signaux indésirables dans toutes les directions d’où ils proviennent. L'objet de l'invention concerne un procédé de traitement de signal permettant d'éliminer des interférences affectant un signal reçu par un réseau d’antennes, par exemple un signal satellite reçu par un récepteur GNSS. A cet effet, l’invention propose un procédé de traitement d’un signal de radionavigation issu d’un satellite reçu par un récepteur de radionavigation comprenant plusieurs antennes de réception, chaque antenne étant configurée pour recevoir des signaux issus d’un satellite d’intérêt, d’au moins un brouilleur et éventuellement d’au moins un autre satellite selon des directions données, le procédé comprenant les étapes suivantes : - détection à partir du signal reçu par chaque antenne, d’au moins une direction d’un signal de brouillage ; - atténuation du signal de brouillage détecté dans la direction détectée ; procédé dans lequel la détection de la direction d’un signal de brouillage comprend les étapes de détermination d’une matrice de covariance fonction des signaux reçus par chaque antenne donnée par avec une matrice de taille où chaque colonne correspond au signal reçu par chaque antenne, désignant le nombre d’échantillons acquis durant une période fixée et étant le nombre d’antennes ; décomposition en valeurs singulières de la matrice de covariance où sont les valeurs propres, des composantes étant caractéristiques des signaux utiles et de brouillage et d’autres caractéristiques du bruit; comparaison entre elles des valeurs propres de manière à détecter la présence d’au moins un brouilleur ; détermination d’un indicateur fonction d’une direction d’arrivée comprise entre , l’indicateur étant une fonction d’un scalaire entre un modèle de signature spatiale d’un brouilleur et qui correspond au sous-espace bruit de l’espace bruit issu de la décomposition, et étant orthogonaux pour un brouilleur dans la direction ; un brouilleur étant présent dans la direction pour laquelle l’indicateur est inférieur à un seuil donné. L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - la comparaison comprend une détermination d’un nombre de brouilleurs par comparaison deux à deux des valeurs propres en calculant successivement un coefficient , i variant de à 1, le nombre de brouilleurs étant égal à i pour supérieur à un seuil déterminé, de préférence égale à ; - l’indicateur est donné par , un brouilleur étant présent dans la direction pour laquelle l’indicateur est inférieur à un seuil donné ; - un nombre de brouilleurs détecté est connu, un brouilleur étant présent dans les directions pour lesquelles l’indicateur correspondant est inférieur au seuil ; - le nombre de brouilleurs détecté est inférieur ou égal à , l’indicateur étant donné par , où est le nombre de brouilleurs, un brouilleur étant présent dans les directions inférieures au seuil ; - on obtient au cours du temps plusieurs directions pour chaque brouilleur détecté, le procédé comprenant un filtre temporel des directions obtenues pour chaque brouilleur ; - l’atténuation comprend la détermination d’un jeu de coefficients de pondération ou associé à un satellite d’intérêt permettant d’atténuer le signal de brouillage reçu dans les directions ainsi détectées et permettant d’atténuer le cas échant les signaux issus d’autres satellites de manière à optimiser le signal issu du satellite d’intérêt ; - le récepteur recevant des signaux issus d’un seul satellite, la détermination du coefficient permettant d’atténuer le signal de brouillage reçu dans les directions déterminées comprend les étapes de - détermination d’un vecteur de référence ; - détermination d’un coefficient de pondération associé à chaque brouilleur ou direction de brouillage où , , - détermination d’une matrice rectangulaire ou carrée de taille ; - détermination du jeu de coefficients de pondération avec la première composante du vecteur avec si ou si . - le récepteur reçoit des signaux de satellites, la détermination du coefficient permettant d’optimiser le signal reçu associé à un satellite d’intérêt et permettant d’atténuer le signal de brouillage dans les directions déterminées et celui des autres satellites, comprend les étapes de détermination d’un coefficient de pondération associé à chaque satellite : pour où : désigne le nombre d’onde, désigne la différence de marche par rapport à l’antenne de référence, est la direction d’arrivée du signal reçu en provenance du satellite d’indice , étant la composante azimutale et étant la composante en élévation ; détermination d’un coefficient de pondération associé à chaque brouilleur dans chaque direction déterminée pour détermination d’une matrice de taille où est le nombre de satellites, est le nombre de brouilleurs ou directions de brouillage et est le nombre d’antennes : détermination du jeu de coefficients de pondération associé à un satellite d’intérêt avec la première composante du vecteur avec si ou si : désignant l’opération « transposition + conjugaison complexe (notée ) ». L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour mettre en œuvre un procédé selon l’invention, lorsque celui-ci est exécuté par un ordinateur. L’invention se fonde sur le fait que la puissance des signaux utiles (signaux GNSS émis par les satellites) est toujours très inférieure au bruit du récepteur. Les valeurs propres de l’espace signal reflètent donc principalement la puissance des signaux de brouillage reçus. Autrement dit, sont les valeurs propres des composantes étant essentiellement caractéristiques des signaux de brouillage et d’autres caractéristiques du bruit. 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 selon l’invention ; La illustre une configuration possible d’un plateau antennaire selon l’invention ; La illustre des étapes d’un procédé selon l’invention ; La illustre une distribution des valeurs propres d’une matrice de covariance obtenue à partir d’un segment matriciel constitué de quatre signaux aléatoires gaussiens de 1024 échantillons issus de quatre variables aléatoires gaussiennes centrées réduites ;- la illustre une métrique obtenue selon le procédé de l’invention pour détecter un ou plusieurs brouilleur(s) dans une direction d’arrivée. Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. Procédé de traitement d’un signal de radionavigation issu d’un satellite (SAT) reçu par un récepteur de radionavigation comprenant plusieurs antennes de réception, chaque antenne étant configurée pour recevoir des signaux issus d’un satellite d’intérêt (SAT), d’au moins un brouilleur et éventuellement d’au moins un autre satellite (SAT’) selon des directions données, le procédé comprenant les étapes suivantes : - détection (E1) à partir du signal reçu par chaque antenne, d’au moins une direction d’un signal de brouillage ; - atténuation (E2, E2’) du signal de brouillage détecté dans la direction détectée ; procédé dans lequel la détection (E1) de la direction d’un signal de brouillage comprend les étapes de détermination d’une matrice de covariance fonction des signaux reçus par chaque antenne donnée par avec une matrice de taille où chaque colonne correspond au signal reçu par chaque antenne, désignant le nombre d’échantillons acquis durant une période fixée et étant le nombre d’antennes ; décomposition en valeurs singulières de la matrice de covariance où sont les valeurs propres, des composantes étant caractéristiques des signaux utiles et de brouillage et d’autres caractéristiques du bruit ; comparaison entre elles des valeurs propres de manière à détecter la présence d’au moins un brouilleur ; détermination d’un indicateur fonction d’une direction d’arrivée comprise entre , l’indicateur étant une fonction d’un scalaire entre un modèle de signature spatiale d’un brouilleur et qui correspond au sous-espace bruit de l’espace bruit issu de la décomposition, et étant orthogonaux pour un brouilleur dans la direction ; un brouilleur étant présent dans la direction pour laquelle l’indicateur est inférieur à un seuil donné. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la comparaison comprend une détermination d’un nombre de brouilleurs par comparaison deux à deux des valeurs propres en calculant successivement un coefficient , i variant de à 1, le nombre de brouilleurs étant égal à i pour supérieur à un seuil déterminé, de préférence égale à . Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’indicateur est donné par , un brouilleur étant présent dans la direction pour laquelle l’indicateur est inférieur à un seuil donné. Procédé selon l’une des revendications 2 à 3, un nombre de brouilleurs détectés est connu, un brouilleur étant présent dans les directions pour lesquelles l’indicateur correspondant est inférieur au seuil. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le nombre de brouilleurs détecté est inférieur ou égal à , l’indicateur étant donné par , où est le nombre de brouilleurs, un brouilleur étant présent dans les directions inférieures au seuil. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel on obtient au cours du temps plusieurs directions pour chaque brouilleur détecté, le procédé comprenant un filtre temporel des directions obtenues pour chaque brouilleur. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’atténuation (E2, E2’) comprend la détermination d’un jeu de coefficients de pondération ou associé à un satellite (SAT) d’intérêt permettant d’atténuer le signal de brouillage reçu dans les directions ainsi détectées et permettant d’atténuer le cas échant les signaux issus d’autres satellites de manière à optimiser le signal issu du satellite d’intérêt. Procédé selon la revendication précédente, le récepteur recevant des signaux issus d’un seul satellite, la détermination du coefficient permettant d’atténuer le signal de brouillage reçu dans les directions déterminées comprend les étapes de - détermination (E21) d’un vecteur de référence ; - détermination (E22) d’un coefficient de pondération associé à chaque brouilleur ou direction de brouillage où , , - détermination (E23) d’une matrice rectangulaire ou carrée de taille ; - détermination (E24) du jeu de coefficients de pondération avec la première composante du vecteur avec si ou si . Procédé selon la revendication 7, dans lequel le récepteur reçoit des signaux de satellites, la détermination du coefficient permettant d’optimiser le signal reçu associé à un satellite d’intérêt et permettant d’atténuer le signal de brouillage dans les directions déterminées et celui des autres satellites, comprend les étapes de détermination (E21’) d’un coefficient de pondération associé à chaque satellite : pour où : désigne le nombre d’onde, désigne la différence de marche par rapport à l’antenne de référence, est la direction d’arrivée du signal reçu en provenance du satellite d’indice , étant la composante azimutale et étant la composante en élévation ; détermination (E22’) d’un coefficient de pondération associé à chaque brouilleur dans chaque direction déterminée pour détermination (E23’) d’une matrice de taille où est le nombre de satellites, est le nombre de brouilleurs ou directions de brouillage et est le nombre d’antennes : détermination (E24’) du jeu de coefficients de pondération associé à un satellite d’intérêt avec la première composante du vecteur avec si ou si : désignant l’opération « transposition + conjugaison complexe (notée ) ». Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour mettre en œuvre un procédé selon l’une des revendications 1 à 9, lorsque celui-ci est exécuté par un ordinateur.