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Mise en oeuvre en temps réel d'un récepteur hybride GPS-GALILEO

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École de technologie supérieure
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Le début du 21e siècle marque un tournant au niveau de la radionavigation par satellite. Parmi les événements importants, mentionnons l'avènement de Galileo, le tout nouveau système de positionnement de l'Union européenne, ainsi que la modernisation du GPS {Global Positioning System) des États-Unis. On prévoit que ces systèmes, regroupés sous l'acronyme GNSS {Global Navigation Satellite System), mettront à la disposition des utilisateurs civils une très grande quantité de signaux vers les années 2015, ceci permettant un positionnement d'une précision et d'une fiabilité sans précédent. Or, tout ce potentiel ne sera obtenu que par l'intégration des signaux GNSS, une tâche pouvant s'avérer très complexe compte tenu des technologies limitées de recherche et de développement (R&D) actuellement employées par l'industrie. Ce mémoire présente la mise en oeuvre en temps réel d'un récepteur de navigation par satellite GNSS hybride (GPS et Galileo). Ce projet, basé sur un FPGA {Field-Programmable Gâte Array), constitue une avance technologique face aux procédés actuellement employés par l'industrie, qui sont coûteux et peu flexibles. Ceci pennettrait donc d'offrir une solution intéressante aux problèmes d'intégration des signaux GNSS. Le récepteur de navigation a été développé afin de démoduler les signaux GPS et Galileo en bande de fréquence Ll (1575,42 MHz). L'architecture système demeure toutefois très flexible et permettrait bientôt de démoduler des signaux en bande L2 (1227,6 MHz) et L5 (1176,45 MHz), par exemple. Le récepteur a été mis en oeuvre via l'élaborafion de trois principales sections, soit la tête radiofréquence (RF), les canaux de démodulation en fréquence intermédiaire (IF) et la solufion de navigation en bande de base. L'architecture, principalement numérique, a été judicieusement développée de manière à permettre l'intégration de plus de 50 canaux de démodulation au sein d'un même FPGA. De plus, l'utilisation d'un ordinateur personnel (PC) afin de calculer la solufion de navigation a permis d'obtenir des performances encore jamais égalées, permettant une fréquence de mise à jour de la posifion de 1 kHz en temps réel. Le récepteur développé a été validé de plusieurs façons, que ce soit par simulation en temps réel à l'aide d'un simulateur de constellation GNSS, ou encore directement à l'extérieur grâce à de vrais signaux GPS et Galileo. Les performances du récepteur ont aussi été étudiées, ce qui a permis de déterminer une précision de 2,2 m RMS horizontalement et de 4,5 m RMS verticalement au niveau du positionnement à l'aide du GPS seulement. De plus, un temps de démarrage de moins de 16 s a pu être mesuré ainsi qu'une capacité de poursuivre les signaux jusqu'à un ratio C/No de 30 dB Hz. Or, toutes ces caractéristiques sont similaires aux récepteurs de navigation que l'on retrouve présentement sur le marché, ce qui indique un très bon fonctionnement pour un premier prototype.

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