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Civil Aviation standardisation bodies ICAO RTCA EUROCAE are currently investigating the use of the Global Navigation Satellite System GNSS as a stand-alone navigation solution for civil aircraft For obvious safety reasons on-board GNSS receivers must guarantee minimum performance requirements in given phases of flights These requirements dependent upon the system and signals used are stated in the Minimum Operational Performance Specification MOPS published or being published by the corresponding authorities With that respect the future use of Galileo E5 and GPS L5 bands has raised among others interference issues Indeed pre-existent RF systems emit in this band thus interfering with the E5 L5 signals The main threat was identified as being DME TACAN ground beacons pulsed emissions Without any mitigation capability these systems can disturb the proper operation of on-board GNSS receivers preventing them from complying with safety requirements Two Interference Mitigation Techniques IMT have been proposed to fight this threat the Temporal Blanker and the Frequency Domain Interference Suppressor FDIS The Temporal Blanker technique offers a fairly simple implementation and was shown to provide enough benefits to ensure that the specified requirements were met in all phases of flight for a GPS L5 or Galileo E5 receiver However it was also demonstrated that the resulting performances were meeting the requirements by only a small margin on the worst DME TACAN interference environment that can be found in Europe and USA so called the European and USA hot spots In contrast the FDIS is a more demanding mitigation technique against pulsed interference in terms of required resources but improves the performances of the receiver thus allowing larger margins with respect to the civil aviation requirements The core of the study is the analysis of the performances of GNSS receivers using FDIS as IMT The dissertation architecture is the following first the navigation signals Galileo E5a E5b and GPS L5 as long as the interferences that constitute a threat for GNSS navigation and their impact on GNSS receivers operations are presented Then a description of the studied IMTs Temporal Blanker FDIS their theoretical characteristics and the theoretical derivations of the post-correlation C N0 degradation suffered by a receiver using these techniques in presence of pulsed interference are depicted Afterwards all the results obtained concerning the IMTs performance assessments are presented Firstly the Figures Of Merit chosen to analyze the performance of both techniques are presented and their choice is motivated Then the chosen interference and signal scenarios along with the simulation tools and means are finely detailed Finally a confrontation of Temporal Blanker and FDIS performances is given using the previously described FOMs The conclusion summarizes the performances analysis compares them to - 6 - civil aviation performances requirements and proposes recommendations for on-board GNSS receivers design Les organismes de standardisation de l aviation civile OACI RTCA EUROCAE m nent actuellement des tudes sur l utilisation des syst mes de navigation par satellite fournissant une couverture globale tels GPS ou Galileo en tant que moyen de navigation embarque unique L OACI regroupe l ensemble de ces syst mes de navigation satellitaires et de leurs syst mes d augmentation sous la d nomination GNSS Pour des raisons de s curit videntes les performances des r cepteurs GNSS embarques doivent garantir des minima propres chaque phase de vol et chaque proc dure d approche Ces exigences de performances sont sp cifi es dans les sp cifications des performances op rationnelles minimales documents publi s ou en cours de publication par les autorit s sus-cit es Le GNSS est en passe d tre am lior par la diffusion de nouveaux signaux Parmi eux les signaux Galileo E5 et GPS L5 devraient permettre l am lioration du service de navigation par satellite Cependant ces signaux seront mis dans une bande d j utilis e par des syst mes radiofr quences Il est donc primordial de s assurer de la possibilit de la coexistence de ces syst mes Plus particuli rement il est n cessaire de s assurer que les r cepteurs GNSS embarqu s utilisant les signaux sus-cit s respectent les exigences de performance La menace principale au bon fonctionnement des r cepteurs GNSS utilisant les signaux E5 L5 a t identifi e comme tant les missions puls es des syst mes DME TACAN JTIDS et MIDS Sans moyen de lutte contre ces interf rences les performances des r cepteurs GNSS embarqu s peuvent tre d grad es de mani res significatives emp chant les r cepteurs de se conformer aux exigences de s curit sur l ensemble du monde et plus particuli rement sur des points chauds ayant t identifies comme les lieux ou l impact de ces interf rences sur lesdits r cepteurs est la plus importante Deux techniques de r duction d interf rences ont t propos es pour lutter contre cette menace le Blanker temporel et le Frequency Domain Interference Suppressor FDIS Le Blanker temporel est une technique de traitement du signal consistant en un test de puissance relativement simple a mettre en oeuvre et dont la capacit de rejection des interf rences a t d montr e suffisante pour assurer les exigences de l aviation civile dans toutes les phases de vols sur l ensemble du monde pour les r cepteurs GPS et Galileo utilisant respectivement les signaux L5 et E5 dans Bastide 2004 Toutefois cette technique permet de respecter les exigences avec une marge faible dans les environnements les plus riches en interf rences autrement dit les points chauds En revanche le FDIS est une technique de lutte contre les interf rences puls es beaucoup plus exigeante en termes de ressources puisque bas e sur l excision des interf rences dans le domaine fr quentiel Cependant elle permet une am lioration sensible des performances du r cepteur et donc une augmentation des marges vis- -vis des exigences fix es par l Aviation Civile Le FDIS a t propose comme une alternative au blanker temporel mais ses probl mes d implantation et ses performances n ont t que peu tudies La dissertation a pour but de participer a cette tude de performance afin de valider son int r t Le plan de la th se est le suivant tout d abord les signaux de navigation Galileo E5a E5b et GPS L5 les interf rences puls es ainsi que leur impact sur les performances des r cepteurs GNSS sont pr sentes Ensuite une description des techniques de suppression d interf rences blanker temporel FDIS leurs caract ristiques th oriques et les d gradations de performances subies par un r cepteur GNSS utilisant ces techniques en pr sence d interf rences puls es sont pr sent es Les conditions dans lesquelles ont t obtenues ces performances c est dire le choix des scenarios joues ainsi que des param tres observ s ou encore les outils de simulation sont d crits La conclusion r sume l analyse des performances les compare aux exigences de l Aviation Civile et propose des recommandations pour la conception de r cepteurs GNSS embarqu s TOULOUSE-INSA 315552106 Sudoc Sudoc France FR

Development and Characterization of Pulsed Interference Mitigation Techniques for on-board GNSS Receivers

Développement et caractérisation de techniques de réduction d interférences pulsées pour récepteurs GNSS embarqués / Dev...

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