Réduction des seuils

Ce mémoire post-doctoral s’inscrit dans le cadre de l’amélioration des caractéristiques de robustesse des récepteurs numériques à spectre étalé de type GPS. Une façon d’atteindre cet objectif est d’augmenter la robustesse de post-corrélation des canaux GPS. La Technique nommée ici TASAP exploite ce principe de robustesse en fournissant à chaque canal GPS une aide de vitesse résultant du Filtre de Navigation (PVT). Lorsque le rapport signal à bruit dans la boucle est trop faible pour permettre le fonctionnement normal du canal, celui-ci passe en mode AVIA (Aide de Vitesse Interne et Autonome). Les NCOs de la boucle de porteuse et de code sont alors pilotés par cette aide de vitesse (interne au récepteur). On démontre théoriquement que le fait de réduire la bande de boucle permet d’abaisser les seuils d’acquisition et de poursuite des signaux GPS d’un facteur allant de 10 à 15 dB selon les cas.

Un panorama original des techniques potentielles pour la réduction des seuils d’acquisition et de poursuite est élaboré. On établit la théorie permettant de démontrer les limites actuels sur les seuils de C/No. Puis, trois modèles de boucles de phase sont décrits. A partir du modèle simple de la théorie classique d’une boucle d’asservissement de phase, on identifie les différences avec une modélisation de la boucle de code comportant une aide de vitesse externe parfaite. On reprend plus en détails l’étude de cette boucle pour analyser le cas où celle-ci serait poussée par une aide externe provenant d’une centrale inertielle (INS). Finalement, on élabore une modélisation de la boucle avec une aide interne et autonome de vitesse provenant du Navigateur GPS. Ce modèle prend en compte toutes les perturbations auxquelles la boucle d’asservissement est soumise (Disponibilité Sélective [modèle de SA], bruit de mesure sur les pseudo-distances, biais, erreur de vitesse, etc).

On élabore la modélisation d’une chaîne de réception complète en concevant un modèle générique logiciel en bande de base du récepteur GPS nommé MATNAV V2.1. On y retrouve une analyse des filtres de boucle et des discriminateurs (PLL et DLL), les réponses indicielles et impulsionnelles, les bandes de boucle, et une série de simulations variées. Nos travaux montrent une amélioration de 5 à 15dB sur la tenue en C/No (mode de poursuite) en utilisant une aide de vitesse interne et autonome. L’intégration de 7 différents modes d’aide de vitesse sur MATNAV permet de simplifier la tâche lors de la comparaison des performances sur les mesures effectuées.

Robustesse – Seuil – Acquisition – Poursuite – GPS – Navigation – Récepteur GPS Numérique – Aide de Vitesse – INS – Centrale Inertielle – MATNAV – TASAP – Boucle AVIA – Traitement du Signal – Capsule ARD – DIOGENE.