Validation expérimentale

Pour valider la méthode expérimentalement, nous n’avons pas nécessairement besoin d’un système répélite. En effet un générateur de signaux mono-satellite avec la possibilité d’induire des trajets indirects est suffisant pour la valider.

6.4.1.1 Conditions expérimentales

Nous avons implémenté la SMICL sur un récepteur logiciel NordNav R30. Le Centre National d’Etudes Spatiales de Toulouse a mis à notre disposition une tête RF disposant d’une bande passante suffisante et d’une fréquence d’échantillonnage de 31.25 MHz, ainsi qu’un générateur Spirent pour jouer différents scénarii.

Chaque scénario dure 60 secondes et se déroule de la manière suivante :

Le signal généré est constitué du signal d’un seul satellite (le PRN 4). Durant les 30 premières secondes, aucun trajet indirect n’est induit sur le signal. Au bout de 30 secondes, un trajet indirect est ajouté au signal. La puissance de ce trajet est de 3 dB inférieure à celle du signal direct. Le retard du trajet en question varie en fonction du scénario. Nous avons choisi ici de présenter les résultats pour des retards de 0.1 chip, 0.25 chip et 0.425 chip. De plus, un Doppler de 0.1 Hz sur la porteuse a été ajouté au trajet retardé afin de faire varier sa phase. Grâce à ce Doppler, durant 30 secondes l’ensemble des déphasages possibles entre le trajet et le chemin direct est balayé trois fois.

La première partie du scénario est donc utilisée pour calibrer la mesure de pseudodistance. En effet, durant cette étape aucun trajet indirect n’est présent sur le signal : rien n’affecte donc la mesure de pseudodistance, si ce n’est le bruit thermique.

A l’origine, tout ceci a servi à valider expérimentalement la SMICL dont les résultats sont synthétisés dans [Vervisch-Picois & al 2009], nous réutilisons ces enregistrements pour valider la méthode de résolution de l’ambiguïté entière de la porteuse.

6.4.1.2 Résultats expérimentaux

Les trois scénarii à 0.1 chip, 0.25 chip et 0.425 chip sont joués deux fois intégralement. La première fois en mettant en œuvre la méthode de lissage du code avec la boucle standard SDLL et la seconde fois en mettant en œuvre la SMICL. Nous précisons que le C/N0 moyen lorsqu’il n’y a aucun trajet indirect est de 48 dB-Hz. La bande du filtre de boucle sur le code est de 0.5 Hz.

Les résultats obtenus sont présentés dans les figures 6.4 à 6.6. -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Temps (s) E rr e u r (m ) SMICL lissée SDLL lissée

Figure 6.4 : Erreur sur la pseudodistance code lissée par la porteuse en présence d’un trajet indirect de longueur 0.1 chip

-8 -6 -4 -2 0 2 4 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Temps (s) E rr e u r (m ) SMICL lissée SDLL lissée

Figure 6.5 : Erreur sur la pseudodistance code lissée par la porteuse en présence d’un trajet indirect de longueur 0.25 chip

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 25 30 35 40 45 50 55 60 Temps (s) E rr e u r (m ) SMICL lissée SDLL lissée

Figure 6.6 : Erreur sur la pseudodistance code lissée par la porteuse en présence d’un trajet indirect de longueur 0.425 chip

Si nous comparons ces trois figures, nous constatons que la précision de la méthode augmente avec la longueur du trajet indirect. Ce phénomène est lié à la sensibilité de la SMICL au bruit thermique. En effet, dans ces expériences le trajet indirect est court et puissant. Ainsi lorsque ce dernier se trouve en opposition de phase avec le chemin direct, son effet destructif est si fort que le C/N0 chute de 15 dB. C’est ce qui explique les quasis décrochages que l’on observe dans la figure 6.4 pour laquelle le trajet indirect est le plus court.

La SDLL montre un comportement attendu : le bruit est bien lissé mais son erreur suit les trajets indirects. La comparaison entre les deux boucles ne laisse aucune « ambiguïté ».

Nous pouvons utiliser les pseudodistances lissées pour évaluer l’ambiguïté sur la mesure de phase de la porteuse, comme nous l’avons proposé. Les performances obtenues sont présentées dans les tableaux 6.1 et 6.2. Chaque ligne des tableaux indique pour chaque trajet indirect le pourcentage de mesures de code lissées qui induisent des erreurs dans la détermination de l’ambiguïté. La deuxième colonne représente le pourcentage de pseudodistances lissées n’induisant aucune erreur, la troisième colonne la proportion de ces pseudodistances induisant une erreur d’un cycle (19 cm), la quatrième colonne une erreur de deux cycles (38 cm) et la dernière colonne le pourcentage de pseudodistance lissées donnant une erreur de l’ambiguïté supérieure à 2 cycles.

Tableau 6.1 : Erreur sur la détermination de l’ambiguïté pour la SDLL Trajet Indirect Erreur = 0 Erreur = 1 Erreur = 2 Erreur > 2

0.1 chip 12.3 10.8 10.7 66.2

0.25 chip 2.9 3.3 3.1 90.7

Tableau 6.2 : Erreur sur la détermination de l’ambiguïté pour la SMICL Trajet Indirect Erreur = 0 Erreur = 1 Erreur = 2 Erreur > 2

0.1 chip 71.5 28.5 0 0

0.25 chip 69.3 19.6 11.1 0

0.425 chip 100 0 0 0

Les résultats pour la SDLL sont, comme prévu, très imprécis. Les 2 cycles d’erreur sont majoritairement dépassés quelle que soit la longueur du trajet indirect. Notons tout de même que la situation est pire pour les trajets les plus longs. Ceci est simplement la manifestation de l’effet du filtre de Kalman sur les trajets indirects qui existe, même s’il est insuffisant à réduire complètement l’erreur.

La SMICL en revanche montre toute son efficacité. La plus mauvaise erreur rencontrée est de 2 cycles et représente 11 % des cas pour un trajet de longueur intermédiaire. Les différences d’un trajet à l’autre s’expliquent encore une fois par l’influence du bruit thermique. Ce n’est pas un hasard si le plus grand des trajets ne fait pas d’erreur : lorsque le trajet est en opposition de phase, son effet destructeur sur le signal est moins important que pour un trajet plus court car il se superpose moins sur signal direct.

Ces bons résultats démontrent que la SMICL peut tout à fait être employée à la résolution de l’ambiguïté entière.