Etat de réception dégradée

Nous considérerons un état de réception dégradée lorsque la propagation du signal arrivant à l’antenne est perturbée. Selon le cas, une onde électromagnétique peut être pertubée de plusieurs façons :

Les multitrajets

Les multitrajets se produisent lorsque le signal direct est reçu ainsi qu’une ou plusieurs ré-flexions pour le même satellite. Le signal reçu est alors la somme de tous les signaux reçus (re-tardés et atténués). La figure 3.2 représente la schématisation de la réception d’un multitrajet. Ce type de réception est très fréquent en environnement urbain.

FIGURE3.2 – Schématisation de la réception d’un multitrajet.

Le multitrajet génère une distorsion du pic de corrélation du signal comme le montre la figure 3.3. Cette distorsion entraîne une localisation du pic moins précise et parfois une impréci-sion sur la mesure du temps de propagation du signal. Mais la présence du signal direct dans cette réception permet de réduire l’impact des multitrajets par le développement de nouveaux corréla-teurs. Deux cas se présentent alors dans notre étude. Soit l’impact des multitrajets est atténué par le bloc "traitement du signal" du récepteur, et dans ce cas le signal est considéré comme reçu en

3.2. Définition de l’environnement urbain 85

LOS. Soit le bloc "traitement du signal" n’est pas efficace et dans ce cas le signal est considéré comme dégradé. Dans l’exemple de la figure 3.3, le bloc "traitement du signal" sera efficace car le signal LOS est prépondérant. Dans nos travaux, ce type de signal sera donc considéré comme un signal LOS.

FIGURE3.3 – Résultat d’une corrélation d’un signal reçu en multitrajet. La ligne rouge correspond au résultat final de la corrélation, la ligne bleue pointillée, à la corrélation de la composante LOS seule et la ligne verte pointillée est le résultat pour la composante réfléchie seule. Source : [Spa09]

Réception alternée

Les figures 3.4 et 3.5 représentent un réception alternée vue de dessus et de côté. Sur ces figures sont représentés le rayon direct, bloqué par l’obstacle à gauche, et un autre rayon, réfléchi sur

l’obstacle de droite [EDG05]. L’angle d’incidenceθ_iest identique pour les deux rayons. En effet,

on considère que les distances observées dans l’environnement local sont très petites comparées aux 20000km entre le satellite et le récepteur ou le point d’impact. La figure 3.4 est une vue de dessus de la scène et la figure 3.5 est une vue de profil de la scène. Dans ces figuresx et x^′sont les

positions des obstacles sur les axesX et X^′;h(x) et h(x^′) sont les hauteurs des obstacles situés

enx et x′; Rx est la position du récepteur ;w et w′sont les largeurs respectives séparant l’antenne

des obstacles situés en x et x^′.Az et E sont les mesures d’azimut et d’élévation du satellite au

point de réflexion. Le signal arrive jusqu’à l’antenne avec un angle égal à l’angle d’incidenceθ_i.

θ_ipeut être décomposé en fonction des anglesAz et E.

Dans notre étude, nous utiliserons un logiciel de lancer de rayons pour étudier les erreurs de pseudodistance en environnement contraint. Nous considérons que le cas du trajet alterné est une source principale de perturbation des signaux. Nous faisons cette hypothèse car la réception NLOS ne peut pas être traitée par les techniques d’amélioration des corrélateurs. En effet, le problème ici n’est pas un problème de distorsion du pic puisque le signal direct n’existant pas, le pic de corrélation est simplement décalé et atténué (figure 3.6). Pour une localisation précise, ce cas de réception est le pire pouvant être rencontré. Le retard géométrique de pseudodistance due à une réception NLOS du signal est donné par l’équation 3.1 [EDG05] :

FIGURE 3.4 – Schématisation d’un trajet al-terné en milieu urbain coupe de dessus.

FIGURE 3.5 – Schématisation d’un trajet al-terné en milieu urbain coupe de côté.

Dans l’équation 3.1, on remarque que le retard géométrique ne dépend que de la position du satellite et de la position du récepteur par rapport au réflecteur.

FIGURE 3.6 – Résultat de corrélation d’un signal reçu en NLOS. La ligne rouge correspond au résultat final de la corrélation ; la ligne bleue pointillée à la corrélation de la composante LOS si elle existait.

La diffraction et diffusion

Le phénomène de diffraction se produit lorsque le rayon rencontre l’arrête d’un obstacle (figure 3.7). A partir de l’arrête, le rayon se divise en une infinité de rayons qui forment un cône de diffraction (figure 3.8). Dans ce cas, le rayon reçu par l’antenne est dévié de sa trajectoire initiale et l’énergie répartie entre tous les rayons. La diffraction se produit généralement à la limite de la visibilité.

Dans [Mar02], il a été montré que le phénomène de diffraction n’a que très peu d’impact par rapport à celui de la réflexion. De plus, de manière générale, les rayons diffractés arrivant à l’antenne ont une puissance trop faible pour être considérés par le récepteur.

3.2. Définition de l’environnement urbain 87

FIGURE 3.7 – Schématisation d’un rayon dif-fracté.

FIGURE 3.8 – Schématisation du cône de dif-fraction.

Le phénomène de diffusion se produit lorsque le rayon se propage dans un milieu non-homogène. Cet état de réception se rencontre lorsque le signal GNSS se propage dans une vé-gétation dense. Alors, le rayon se diffuse en plusieurs rayons dans plusieurs directions. Encore une fois, la diffusion s’accompagne d’une perte de puissance très importante. Le phénomène de diffusion est surtout étudié pour des végétations denses comme pour des forêts. Ce phénomène ne s’applique donc pas aux environnements de notre étude.

Dans le cas d’une diffraction ou d’une diffusion du signal GNSS, ce signal sera donc consi-déré généralement comme masqué.