Le message de navigation

La présence d’un message de navigation sur le signal du pseudolite peut s’avérer néfaste pour l’élimination des interférences si une transition d’un bit de ce message de navigation survient pendant la corrélation. En effet il faut bien avoir à l’esprit que lorsque l’on élimine les interférences, on ne poursuit pas le signal que l’on élimine, l’intégration ne peut donc pas être synchronisée pour éviter cette situation. On se trouve donc dans une situation où les transitions peuvent potentiellement surgir à n’importe quel instant d’une intégration et perturber l’élimination des termes.

Pour les applications GPS extérieures classiques, on ne pose pas la question car les Doppler différents et les puissances voisines entre les signaux issus de satellites distincts limitent la gêne provoquée par ce genre de situation (que l’on rencontre en permanence). En revanche il n’en est pas de même pour la TDE car dans ce cas les Doppler sont très proches et les puissances très contrastées.

L’impact de ce phénomène sur la TDE est plutôt délicat à évaluer théoriquement car il dépend à la fois de l’instant où la transition se produit et des codes impliqués dans l’intercorrélation. La figure 4.16 présente des résultats de simulation présentant l’impact sur la TDE de la présence d’une transition du message de navigation en fonction de l’instant auquel elle survient.

Les simulations ont été réalisées pour deux types d’intercorrélation : une entre code C/A impliquant le PRN 6 et le PRN 28 et une autre impliquant une séquence maximale décalée comme dans un système répélite.

Pour obtenir les résultats présentés, on a évalué le rapport Signal sur Interférence induit par la présence de la transition en fonction de l’instant t où elle se produit. Il faut garder à l’esprit que lorsque la transition survient hors de l’intégration, le rapport Signal sur Interférence est infini car la TDE les éliminent intégralement.

25 35 45 55 65 75 85 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Instant où se produit la transition (en ms)

R a p p o rt S ig n a l s u r In te rf é re n c e ( d B ) PRN6 vs PRN28 Séquence maximale

Figure 4.16 : Impact sur la TDE de l’apparition d’une transition du message de navigation pendant l’intégration sur le rapport signal sur Interférence

Les courbes de la figure 4.16 ne montrent pas de symétrie, ce qui n’est pas surprenant car l’apparition de la transition casse la symétrie sur laquelle s’appuie la TDE. L’aspect chaotique des courbes pour la séquence maximale et pour les intercorrélations croisées fait qu’il n’y a pas de valeur véritablement remarquable de l’instant de transition pour laquelle on pourrait dire que la TDE est plus dégradée que pour une autre. Seules les extrémités de la figure, correspondent à des instants où le Rapport Signal sur Interférence est meilleur, principalement parce que peu d’éléments de l’intégration voient leur signe inversé.

Ce que l’on peut retenir sont les valeurs extrêmes de rapport Signal sur Interférence. On voit qu’il peut rester élevé, jusqu’à 70-80 dB ou chuter jusqu’à 30 à 25 dB dans le pire des cas. En moyenne les plus basses, il reste autour de 30 dB pour les intercorrélations entre codes et pour la séquence maximale.

Cela signifie qu’une transition de code survenant ponctuellement peut perturber sur une intégration la méthode jusqu’à hauteur d’une trentaine de dBs. En d’autres termes, si le signal le plus faible est ébloui de plus de 30 dB, ponctuellement il sera perturbé.

On doit également se poser la question de l’occurrence de ces transitions. En prenant l’exemple du message de navigation GPS, on a une transition possible toutes les 20 millisecondes. Si on considère que la transition a une chance sur deux de se produire toutes

les 20 millisecondes (on a une chance sur deux de changer de bit, on admettant que statistiquement il y a autant de 0 que de 1 dans le message), cela signifie qu’en moyenne on a une intégrale d’une milliseconde sur quarante affectée pour chaque émetteur présent.

Cela reste faible mais on peut tout de même proposer plusieurs solutions :

• Une première solution peut consister à ne rien faire et laisser les filtres des boucles éliminer les influences de ces intégrations erratiques. C’est envisageable puisque cela ne survient que toutes les 40 millisecondes (et sans forcément être énorme d’après la figure 4.16). Il faut quand même que peu d’émetteurs soient impliqués. En effet si on a plusieurs émetteurs en même temps qui sont puissants, les transitions seront plus nombreuses et les filtres peuvent ne plus savoir gérer.

• Une deuxième solution peut consister à supprimer dans la boucle les intégrations comportant des transitions gênantes. Elles sont aisées à identifier puisque leurs valeurs sont élevées. Considérant de plus que les mouvements de l’antenne du récepteur ne sont pas extrêmes, la perte d’une milliseconde d’intégration (si on reste sur l’exemple du GPS sur L1) ne sera pas trop problématique. Cette méthode, comme la précédente, fonctionnera correctement à condition que le nombre d’émetteurs puissants soient limités.

• Enfin une troisième solution, la plus radicale mais la plus sûre, est de ne pas mettre du tout de message de navigation sur l’émetteur terrestre. C’est envisageable car l’émetteur terrestre est fixe, donc les informations du message de navigation qui concernent principalement la position de l’émetteur peuvent être transmises par le truchement d’un autre système de communication. L’émetteur terrestre n’a pas les contraintes de diffusion globale d’un satellite, on peut donc en profiter.

• Il y aussi une solution intermédiaire consistant à faire transmettre par le pseudolite un message de navigation plus lent que celui d’un satellite. Ceci pourrait être envisagé pour un pseudolite en présence d’une constellation GNSS ou si l’on veut vraiment faire du positionnement précis.

En somme, le message de navigation peut s’avérer problématique mais n’est en aucune façon un obstacle à la mise en œuvre de la TDE.

On peut dire de même pour l’ensemble des trois facteurs influençant les performances : le bruit comme la stabilité de l’oscillateur ne sont pas plus problématique que dans un système GNSS classique.

4.5 Conclusion

Le présent chapitre a présenté et décrit en détails une méthode permettant de supprimer intégralement les effets de l’éblouissement sur la corrélation dans un système utilisant des émetteurs locaux tels que les pseudolites ou les répélites.

Le principe de la Technique de la Double Emission consiste à émettre sur la même antenne deux émissions déphasées d’une longueur d’un demi-code PRN. Lorsque l’on a deux émetteurs de ce type, si sur l’un de ces deux émetteurs on déphase la réplique de π, on est alors capable par une simple addition de deux corrélations menées en parallèle de supprimer

les termes de corrélations croisées de l’autre émetteur sans affecter le signal de celui que l’on cherche à poursuivre.

Cette méthode est efficace mais sensible à la différence Doppler entre les deux émetteurs. L’acquisition du signal réclame donc une procédure particulière, mais pas très différente de celle du GPS classique. En poursuite la sensibilité à la différence Doppler s’exprime également et l’on a montré que si quelques Hz voire une dizaine de Hz de différence Doppler entre les deux émetteurs permettaient de maintenir l’efficacité de la technique, elle pouvait se dégrader significativement pour des différences Doppler supérieures à 100 Hz.

C’est ce qui a amené à faire évoluer la méthode qui se décline finalement sous trois formes différentes. D’abord la TDE dite simple qui correspond à celle que l’on vient de décrire. Ensuite la TDE étendue à la porteuse pour laquelle on tient compte de la différence Doppler entre les deux émetteurs pour compenser son effet négatif. Enfin la TDE étendue à 1 pseudolite/n satellites qui est une version dérivée de la précédente et adaptée aux signaux GNSS.

La TDE étendue à la porteuse se montre efficace pour éliminer les termes d’éblouissement en présence de Doppler. Elle a en revanche le défaut de dégrader la corrélation principale en poursuite si les Doppler sont importants et se montre parfaitement inefficace en acquisition. Elle reste tout de même intéressante à employer en poursuite, un récepteur pourra donc choisir d’utiliser cette méthode ou la TDE simple selon l’application.

Mais la force de l’ensemble des méthodes dérivées de la TDE résident dans le fait que le signal qui permet de supprimer les interférences est émis par le même émetteur. Ainsi tous les phénomènes physiques subis par le signal direct seront les mêmes que celui de sa version déphasée. Il résulte de ceci que les trajets indirects du signal interférant sont également éliminés.

Autre gain substantiel, il s’est avéré qu’il n’y a aucune déperdition d’énergie avec la TDE simple. Le fait d’émettre deux signaux sur la même antenne permet de récupérer l’intégralité de l’énergie provenant des deux signaux, d’où une amélioration appréciable du rapport signal sur bruit après corrélation. Les deux autres méthodes TDE montrent des signes de dégradation mineure face au bruit, mais elles ne sont pas assez significatives pour remettre en question l’intérêt de ces méthodes. Enfin, ni les instabilités de l’oscillateur, ni les problèmes liés à la présence du message de navigation ne remettent en cause la faisabilité de la technique.

On le perçoit bien, la méthode est plus efficace et plus simple d’utilisation que bien d’autres vues au chapitre 2. Elle a cependant un problème de taille : en l’état on ne peut pas la généraliser à plus de 2 émetteurs. On a imaginé pour le cas d’une constellation locale que la répartition des émetteurs pouvait tenir compte de ce handicap, mais dans l’absolu on se trouve dans la situation où l’on est incapable d’éliminer l’intégralité des signaux provenant de l’ensemble de la constellation locale, tout en conservant celui que l’on poursuit.

Le chapitre 5 montre une évolution de la méthode qui permet, en gardant des principes similaires, de répondre à cette problématique du cas de plusieurs émetteurs, mais cette fois-ci en employant exclusivement des répélites et une séquence maximale.

Chapitre 5 : Technique de la Double Emission