FR2936640A1 - Systeme et procede de determination d'un recepteur et recepteur associe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un récepteur d'un système de détermination d'au moins une information de positionnement dudit récepteur, le récepteur (2) comprenant : - des moyens de réception de chaque séquence de code ; - des moyens (35) de génération d'un signal identique au code, appelé réplique ; - des moyens (63) de détermination de l'information de positionnement du récepteur (2) à partir de la détermination du décalage temporel entre la réplique et une séquence de code, pour deux séquences de code réceptionnées successivement ; et - une première (53) et une deuxième (62) boucles d'asservissement de la réplique à chaque séquence de code réceptionnée, dans une première et respectivement une deuxième plages de capture, la deuxième plage de capture étant plus large que la première plage de capture ; Le récepteur (2) comporte des moyens de commutation (66) propres à ouvrir et à fermer la deuxième boucle d'asservissement (62).

Description

Système et procédé de détermination d'un récepteur et récepteur associé. La présente invention concerne un système et un procédé de détermination de la position d'un récepteur à l'intérieur d'un bâtiment, ainsi qu'un récepteur de ce système.

Le système de positionnement global (de l'anglais Global Positioning System ) plus connu par son sigle GPS, permet à des personnes munies d'un récepteur de se localiser sur terre, sur mer et dans les airs. Ce système GPS comprend une trentaine de satellites qui émettent en permanence des signaux électromagnétiques. Ces signaux sont par exemple constitués par un signal de code C/A, à 1,023 MHz modulant une porteuse à 1575,42 MHz. La modulation est de type BPSK. Le signal de code C/A est généralement appelé code. Un récepteur d'un système GPS capte les signaux émis par au moins quatre satellites et peut, en calculant les temps de propagation de ces signaux entre les satellites et lui, connaître sa distance par rapport à ceux-ci et, par trilatération, situer précisément sa position en 3 dimensions. Pour mesurer ce temps, le récepteur GPS compare l'heure d'émission incluse dans le signal émis par le satellite et celle de réception du signal par le récepteur. Cette mesure, après multiplication par la célérité du signal, fournit une pseudo distance, assimilable à une distance, mais entachée d'une erreur de synchronisation des horloges du satellite et du récepteur, d'une erreur due à la traversée de l'atmosphère et d'une erreur provoquée par l'effet Doppler induit par le mouvement du satellite et du récepteur. Connaissant les positions des satellites à l'heure d'émission des signaux et les pseudo-distances mesurées, le récepteur est en mesure de résoudre un système d'équations dont les quatre inconnues sont la position du récepteur en 3 dimensions et le décalage de son horloge par rapport au temps GPS. Ce calcul est résolu dès lors que l'on dispose de signaux transmis par quatre satellites. Toutefois, lorsque le récepteur est situé à l'intérieur d'un bâtiment, les signaux électromagnétiques générés par les satellites s'affaiblissent en traversant les murs du bâtiment. Le récepteur GPS est alors incapable de détecter un nombre suffisant de signaux pour se localiser.

Pour améliorer la détermination de la position du récepteur en intérieur, il a été proposé notamment un système à infrastructure. Ce système comporte une antenne fixée à l'extérieur du bâtiment et des répéteurs aussi appelés balises émettrices, installés à l'intérieur du bâtiment et reliés à l'antenne.

L'antenne réceptionne les signaux électromagnétiques générés par les quatre satellites. Ces signaux sont transmis par liaison filaire aux répéteurs. Pour éviter les interférences, la retransmission des signaux à l'intérieur s'effectue d'une façon séquentielle : les répéteurs émettent chacun leur tour une séquence de chaque signal.

Le récepteur calcule sa position en se basant sur la différence de distance entre le trajet du signal passant par un répéteur et le trajet du signal passant par le répéteur qui émet la séquence suivante. Cette différence de distance est calculée à partir du déphasage entre la porteuse réceptionnée et une porteuse générée localement, et du déphasage entre le code réceptionné et un code généré localement. Ce dernier déphasage est généralement appelé décalage temporel et est exprimé en temps. La durée séparant deux décalages temporels est mesurée au moment de la transition entre la réception d'une séquence de code provenant d'un répéteur et la réception d'une séquence de code subséquente provenant d'un autre répéteur.

La figure 1 représente l'évolution du décalage temporel lors de la réception de trois séquences de code successives. Comme visible sur cette figure, le décalage temporel présente des fluctuations importantes liées à l'existence du bruit thermique. Ce bruit est modélisé par un processus Gaussien de moyenne nulle et de variance constante. Un moyen efficace pour minimiser l'effet du bruit est de le moyenner. Toutefois, les moyennes calculées n'ont aucun sens car le décalage temporel tend vers un état d'équilibre qui est celui de la boucle de code du récepteur. Par exemple sur la figure 1, le décalage temporel moyen est égal à 0.05 chip au début de la réception de la séquence de code (t =20 secondes) et à 0.0025 chip à la fin de la réception de la séquence de code (t =21 secondes).

Cette variation du décalage temporel vers l'état d'équilibre est induite par l'asservissement de la réplique à la séquence de code réceptionnée. Cet asservissement est réalisé pour compenser de la variation de la phase du signal émis par le satellite, cette variation de phase étant provoquée par le déplacement relatif entre le satellite et le récepteur (effet Doppler), et par les modifications de la célérité du signal en fonction des conditions atmosphériques. Toutefois, cette variation rend la mesure de la durée séparant deux décalages temporels difficile et provoque ainsi des difficultés de détermination de la position du récepteur. L'invention a pour but de fournir un récepteur permettant de déterminer une position plus précise de celui-ci. A cet effet, l'invention a pour objet un récepteur d'un système de détermination d'au moins une information de positionnement dudit récepteur, le système comprenant le récepteur, au moins un générateur localisé à l'extérieur d'un bâtiment, le générateur étant apte à générer un signal appelé code, et au moins deux répéteurs agencés à l'intérieur du bâtiment, les répéteurs étant aptes à réceptionner le code produit par le générateur et à retransmettre chacun successivement une séquence de code, le récepteur comprenant : - des moyens de réception de chaque séquence de code ; - des moyens de génération d'un signal identique au code, appelé réplique ; - des moyens de détermination de l'information de positionnement du récepteur à partir de la détermination du décalage temporel entre la réplique et une séquence de code, pour deux séquences de code réceptionnées successivement ; et - une première et une deuxième boucles d'asservissement de la réplique à chaque séquence de code réceptionnée, dans une première et respectivement une deuxième plages de capture, la deuxième plage de capture étant plus large que la première plage de capture ; caractérisé en ce que le récepteur comporte des moyens de commutation propres à ouvrir et à fermer la deuxième boucle d'asservissement. Suivant des modes particuliers de réalisation, le récepteur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément et/ou en combinaison : - les moyens de détermination sont aptes à calculer la valeur moyenne de chaque décalage temporel sur une plage de temps de durée égale à la durée de réception d'une séquence de code ; - la deuxième boucle d'asservissement comporte un amplificateur opérationnel, les moyens de commutation étant aptes à régler le gain dudit amplificateur opérationnel à une valeur nulle pour ouvrir ladite deuxième boucle d'asservissement ; - le récepteur comporte des moyens de détection propres à déterminer si le récepteur est localisé à l'intérieur ou à l'extérieur du bâtiment et les moyens de commutation sont propres à ouvrir la deuxième boucle d'asservissement, lorsque le récepteur est localisé à l'intérieur du bâtiment ; - les moyens de détection sont aptes à déterminer le niveau de puissance de chaque séquence de code réceptionnée, et à comparer ledit niveau de puissance déterminé à un seuil prédéfini, le récepteur étant localisé à l'intérieur d'un bâtiment lorsque le niveau de puissance déterminé est supérieur audit seuil prédéfini ; - ledit récepteur appartient à un système comprenant plus de quatre générateurs, le récepteur comportant des moyens de sélection aptes à sélectionner les codes utilisés pour déterminer la position du récepteur ; et - les moyens de sélection sont propres à calculer un écart type d'un rapport signal sur bruit de chaque code réceptionné, les moyens de sélection étant aptes à sélectionner les codes présentant le plus faible écart type.

L'invention a également pour objet un système de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur, le système comprenant : - au moins un générateur localisé à l'extérieur d'un bâtiment, le générateur étant apte à produire un signal appelé code ; - au moins deux répéteurs agencés à l'intérieur du bâtiment, les répéteurs étant aptes à réceptionner ledit code, les répéteurs étant propres à retransmettre chacun successivement une séquence de code ; - au moins un récepteur tel que décrit ci-dessus. L'invention a également pour objet un procédé de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur lorsque ce récepteur est localisé à l'intérieur d'un bâtiment, le récepteur faisant partie d'un système comprenant un récepteur, au moins un générateur localisé à l'extérieur du bâtiment, le générateur étant apte à générer un signal appelé code, et au moins deux répéteurs agencés à l'intérieur du bâtiment, les répéteurs étant aptes à réceptionner le code et à retransmettre chacun successivement une séquence de code, le procédé comportant les étapes suivantes réalisées par le récepteur : - réception de chaque séquence de code ; - génération d'un signal identique au code, appelé réplique ; - asservissement de la réplique à chaque séquence de code réceptionnée, dans une première et une deuxième plages de capture, par une première et respectivement une deuxième boucles d'asservissement, la deuxième plage de capture étant plus large que la première plage de capture ; et - détermination d'une information de position du récepteur à partir du décalage temporel entre la réplique et chaque séquence de code, pour au moins deux séquences de code réceptionnées successivement ; caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'ouverture de la deuxième boucle d'asservissement de sorte que la réplique est asservie à chaque séquence de code réceptionnée uniquement dans la deuxième plage de capture.

L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une courbe représentant la variation au cours du temps du décalage temporel entre une réplique et des séquences de code provenant de trois répéteurs, dans un récepteur selon l'état de la technique ; et - la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un bâtiment et d'un système de positionnement selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma bloc d'un récepteur selon l'invention ; - la figure 4 est un schéma bloc d'un canal de traitement du récepteur selon l'invention ; et - la figure 5 est une courbe représentant la variation au cours du temps du décalage temporel entre la réplique et des séquences de code provenant de trois répéteurs, dans le récepteur selon l'invention. Le système 1 de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur 2 est illustré sur la figure 2. Il comprend des satellites 4, 6, 8, 10 appartenant au système global de navigation par satellite (GPS ou GNSS), une antenne 12 fixée sur un bâtiment 14, des répéteurs 16, 18, 20 reliés à l'antenne 12, ainsi que le récepteur 2.

Chaque satellite 4, 6, 8, 10 est par exemple propre à transmettre un signal électromagnétique constitué par un signal de code C/A, appelé code, de période égale à 1 milliseconde et de fréquence égale à 1,023 MHz modulé à une porteuse de fréquence égale à 1575,42 MHz. Il est donc composé de 1023 bribes.

Un bribe a une durée de 1/1023 ms et est généralement désigné par le terme anglais chip . L'antenne 12 est apte à réceptionner lesdits signaux électromagnétiques provenant des quatre satellites et à les transmettre aux répéteurs 16, 18, 20 agencés dans le bâtiment 14.

Les répéteurs 16, 18, 20 sont propres à retransmettre successivement pendant une durée T et selon un ordre prédéfini une séquence du signal électromagnétique produit par chaque satellite. De façon connue, pour définir la position du récepteur à 3 dimensions, il est nécessaire d'avoir 3+1 satellites. En effet, il existe quatre inconnues: x, y et z, les coordonnées spatiales du récepteur, ainsi que le biais d'horloge du récepteur par rapport au temps GPS. Quatre satellites sont donc nécessaires pour résoudre un système à quatre équations et quatre inconnues. Dans la suite de la description, seul le traitement d'un signal électromagnétique provenant d'un satellite a été décrit, le traitement des signaux électromagnétiques provenant des autres satellites étant identique. En référence à la figure 3, le récepteur 2 comporte des moyens de réception 22, une horloge 24 et des moyens 23 de prétraitement du signal électromagnétique RF réceptionné. Les moyens de réception 22 sont aptes à réceptionner des séquences du signal électromagnétique retransmis par les répéteurs 16, 18, 20. Les moyens de prétraitement 23 comportent un convertisseur-abaisseur RF-IF 26 connecté aux moyens de réception 22 et à l'horloge 24, et un convertisseur analogique-numérique 27 relié au convertisseur-abaisseur 26. Le convertisseur-abaisseur 26 est apte à convertir la fréquence de la porteuse du signal électromagnétique réceptionné par le récepteur 2 d'une fréquence radio à une fréquence intermédiaire. Le récepteur 2 comprend en outre des canaux de traitement 28A, 28B, 28C, 28D connectés en entrée aux moyens de prétraitement 23 et à l'horloge 24, des moyens de sélection 25 connectés en entrée à chaque canal de traitement 28A, 28B, 28C, 28D, un calculateur 32 relié aux moyens de sélection 30, et enfin une sortie 33 reliée au calculateur 32. Chaque canal de traitement 28A, 28B, 28C, 28D est propre à traiter un signal électromagnétique provenant d'un satellite. Les moyens de sélection 25 sont aptes à sélectionner des signaux électromagnétiques utilisés par le récepteur 2 pour déterminer sa position lorsque l'antenne 12 réceptionne des signaux électromagnétiques générés par plus d'un satellite.

A cet effet, les moyens de sélection 25 sont propres à calculer un écart type d'un rapport signal sur bruit pour chaque signal électromagnétique produit par un satellite et à sélectionner les signaux présentant le plus faible écart type. Le calculateur 32 est propre à déterminer la position du récepteur 2 à partir des informations réceptionnées par chaque canal de traitement 28A, 28B, 28C, 28D et fournir cette information à la sortie 33. Dans la suite de la description, seul le traitement d'un signal électromagnétique provenant d'un satellite a été décrit, le traitement des signaux électromagnétiques provenant des autres satellites étant identique. A cet effet, le canal de traitement 28A a été illustré sur la figure 4.

Le canal de traitement 28A est propre à démoduler la porteuse du signal réceptionné et à synchroniser un code C/A généré localement au code C/A du signal réceptionné pour déterminer le temps de propagation du signal. A cet effet, le canal 28A comprend une boucle de porteuse 53 permettant de démoduler le signal et de déterminer le temps de propagation, et une boucle de code 62 permettant de mesurer plus facilement ce temps de propagation. Le canal 28A comprend en outre un générateur 29 relié à l'horloge 24 ainsi qu'un premier 30 et un deuxième 31 mélangeurs reliés en sortie du générateur 29 et du convertisseur 27. Le générateur 29 est propre à générer sur une sortie 29A une composante en quadrature de phase Q (cosinus) et sur une sortie 29B une composante en phase I (sinus) d'un signal électromagnétique qui est une réplique du signal électromagnétique émis par le satellite à la fréquence intermédiaire.

Le générateur 29 comporte des moyens 29C d'ajustement de la phase du signal électromagnétique qu'il génère. Les mélangeurs 30 et 31 sont propres à démoduler chaque séquence du signal électromagnétique réceptionné. Ils génèrent en sortie une composante en quadrature de phase Q (cosinus) et une composante en phase I (sinus) du signal modulant la porteuse du signal électromagnétique provenant du satellite, c'est-à-dire dans l'exemple décrit du code C/A. Le canal 28A comprend un générateur 35 relié à l'horloge 24, et un registre de décalage temporel 36 relié en entrée au générateur 35.

Le générateur 35 est propre à générer un signal identique au signal modulant la porteuse du signal électromagnétique produit par le satellite. Ce signal est généralement appelé réplique. Dans l'exemple de l'invention décrit et illustré sur la figure 4, la réplique est un code C/A, c'est-à-dire un signal binaire de période égale à une milliseconde et de fréquence égale à 1,023 MHz.

Le générateur 35 comporte des moyens 35C d'ajustement de la phase de la réplique. Le registre 36 est apte à transmettre la réplique sans retard par une sortie P, la réplique en avance de la durée A/2 par une sortie E, la réplique en retard de la durée A/2 par une sortie L.

La durée de la plage temporelle A est réglable. Elle est par exemple égale à 1 bribe. Généralement, la réplique sans décalage temporel est appelée réplique ponctuelle ou par le terme anglais prompt . La réplique en avance est désignée par le terme anglais early . La réplique en retard est désignée par le terme anglais Tate . Le canal 28A comporte un corrélateur 38 connecté à la sortie du mélangeur 31 et à la sortie P du registre 36, et un corrélateur 40 relié à la sortie du mélangeur 30 et à la sortie P du registre 36. Ces corrélateurs 38, 40 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique ponctuelle et les composantes Q et I de chaque séquence de code réceptionnée et démodulée. Le canal 28A comprend en outre un discriminateur de porteuse 50 relié à la sortie des corrélateurs 38 et 40, et un filtre 52 connecté en entrée à la sortie du discriminateur de porteuse 50 et en sortie aux moyens d'ajustement 29C du générateur. Le discriminateur de porteuse 50 est apte à déterminer la différence de phase entre la phase de la porteuse locale et la phase du signal reçu en utilisant les signaux sortant des corrélateurs 38 et 40. Le discriminateur de porteuse 50 est apte à fournir ce déphasage aux moyens d'ajustement 29C afin d'asservir la phase de la réplique ponctuelle à la phase de chaque séquence de code réceptionnée dans une première plage de capture. Cette première plage de capture est comprise entre -7/2 et + 7/2. Cette plage de capture est exprimée en radian. Un déphasage de 2rr de la porteuse correspond à un déplacement de la porteuse d'environ 19 cm. Le filtre 52 est apte à filtrer le déphasage pour minimiser l'effet du bruit thermique sur la phase et transformer la phase en fréquence qui pilote les moyens d'ajustement 29C.

Le générateur 29, les moyens d'ajustement 29C, les mélangeurs 30, 31, les corrélateurs 38, 40, le discriminateur de porteuse 50 et le filtre 52 forment la boucle d'asservissement 53 de la porteuse générée localement à la porteuse du signal électromagnétique produit par le satellite. Cette boucle d'asservissement 53 est utilisée pour démoduler la porteuse du signal et pour réaliser une première synchronisation entre la phase du signal électromagnétique produit par le générateur 29 et la phase de la porteuse du signal électromagnétique produit par le satellite. Cette boucle 53 est notamment utilisée au cours d'une étape d'acquisition du signal électromagnétique. Elle est appelée la boucle de porteuse.

Le canal 28A comporte en outre deux corrélateurs 42, 44 connectés à la sortie du mélangeur 31 et aux sorties E et L du registre 36, et deux corrélateurs 46, 48 reliés à la sortie du mélangeur 30 et aux sorties E et L du registre 36. Les corrélateurs 42, 46 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique en avance et les composantes Q et I de chaque séquence de code réceptionnée et démodulée. Les corrélateurs 44, 48 sont aptes à réaliser une fonction de corrélation entre la réplique en retard et les composantes Q et I de chaque séquence de code réceptionnée et démodulée.

Le canal 28A comprend en outre un discriminateur de code 56 relié en entrée aux corrélateurs 42, 44, 46 et 48, un amplificateur 58 connecté au discriminateur de code 56, et un sommateur 60 relié en entrée à l'amplificateur 58 et en sortie aux moyens d'ajustement 35C du générateur 35.

Le discriminateur de code 56 est propre à rechercher le déphasage entre la phase de la réplique ponctuelle locale et la phase du code du signal reçu, en utilisant les composantes Q, I de chaque séquence de code dans une deuxième plage de capture plus large que la première plage de capture. Généralement, le déphasage du code est désigné en terme de décalage temporel ou spatial et est exprimé en longueur ou en temps (chip). Un chip correspond à une longueur de 293 m. Un déphasage de 2rr du code correspond à une durée de 1 chip et à une longueur de 293 m. La deuxième plage de capture présente une durée comprise entre -0,5 chip et 0,5 chip. La deuxième plage de capture est 3080 fois plus large que la première plage de capture. A cet effet, le discriminateur de code 56 soustrait la fonction de corrélation obtenue à partir de la réplique en retard à la fonction de corrélation obtenue à partir de la réplique en avance. Cette soustraction est représentative du décalage temporel entre la réplique ponctuelle et une séquence de code. Ce décalage temporel est égal à 0 lorsque la réplique ponctuelle est synchronisée au code reçu. Le discriminateur de code 56 est apte à fournir ce décalage temporel aux moyens d'ajustement 35C afin d'asservir la réplique à chaque séquence de code réceptionnée dans la deuxième plage temporelle de capture.

Au cours du fonctionnement usuel et en extérieur du récepteur 2, le gain de l'amplificateur 58 est égal à Bn/0,25 (Bn est la largeur de bande du bruit de la boucle de code et est généralement inférieure à 5 Hz). Le canal 28A comprend en outre un amplificateur 54 relié en entrée au filtre 52 et en sortie au sommateur 60.

L'amplificateur 54 présente un gain égal à 1/1540, c'est-à-dire un gain correspondant au rapport entre la fréquence de la porteuse et la fréquence de génération du code.

Le sommateur 60 est propre à sommer le décalage temporel du code déterminé par le discriminateur de code 56 au déphasage de la porteuse déterminé par le discriminateur de la porteuse 50, ce dernier déphasage étant pondéré par le gain de l'amplificateur 54.

Les moyens d'ajustement 35C sont propres à ajuster la phase de la réplique au déphasage provenant du sommateur 60, c'est-à-dire au décalage temporel du code additionné au déphasage pondéré de la porteuse. Le générateur 35, les moyens d'ajustement 35C, le registre 36, les corrélateurs 42, 44, 46 et 48, le discriminateur de la porteuse 56, l'amplificateur 58 et le sommateur 60 forment une nouvelle boucle d'asservissement 62. Cette boucle d'asservissement 62 est une boucle à verrouillage de retard (DLL). Elle est utilisée pour synchroniser la phase de la réplique à la phase de chaque séquence de code au cours d'une étape de poursuite (en anglais tracking ) du signal électromagnétique généré par le satellite. Cette poursuite est plus robuste que celle réalisée par la boucle de la porteuse. cette boucle est appelée boucle de code. Le canal 28A comporte des moyens 63 de détermination d'une différence de distance, reliés à la sortie du discriminateur de code 56, des moyens de détection 64 connectés aux moyens de prétraitement 23 et des moyens de commutation 66 reliés aux moyens de détection 64 et aptes à régler le gain de l'amplificateur 58. Les moyens de détermination 63 sont aptes à déterminer la différence de distance entre un premier trajet récepteur 2-satellite 4 passant par un premier répéteur 18 et un deuxième trajet récepteur 2-satellite 4 passant par un deuxième répéteur 20. A cet effet, les moyens de détermination 63 sont en outre aptes à calculer la valeur moyenne des décalages temporels Dl M, D2M, par intégration de ceux-ci sur une plage de temps de durée égale à la durée de réception de la séquence de code, c'est-à-dire sur une durée T.

Les moyens de détermination 63 sont aptes à mesurer la durée D12 séparant une première valeur moyenne Dl M de décalage temporel correspondant au déphasage entre la réplique et une séquence de code provenant du premier répéteur 18, à une deuxième valeur moyenne D2M de décalage temporel correspondant au déphasage entre la réplique et une séquence de code provenant du deuxième répéteur 20. Les moyens de détermination 63 sont également propres à déterminer la différence de distance entre le premier et le deuxième trajets à partir de la durée D12 déterminée et de la célérité du signal dans l'air. Les moyens de détection 64 sont propres à déterminer si le récepteur 2 est localisé à l'intérieur ou à l'extérieur du bâtiment 14 par exemple par mesure du niveau de puissance des séquences de code réceptionnées et comparaison de ce niveau de puissance déterminé à un seuil prédéfini.

En effet, lorsque le récepteur 2 est localisé à l'intérieur du bâtiment 14, le niveau de puissance déterminé est supérieur au seuil prédéfini en raison de l'amplification des signaux avant transmission par les répéteurs. Les moyens de commutation 66 sont aptes à ouvrir la boucle d'asservissement du code 62 par réglage du gain de l'amplificateur 58 à une valeur égale à 0. Les moyens de commutation 66 sont également propres à remettre la valeur du gain de l'amplificateur 58 à sa valeur initiale lorsque les moyens de détection 64 déterminent que le récepteur est à l'extérieur du bâtiment. En fonctionnement, le récepteur 2 réceptionne, numérise et démodule le signal électromagnétique produit par exemple par le satellite 4. Après une phase dite d'acquisition, pendant laquelle le récepteur 2 détermine des valeurs grossières du temps de propagation et de la fréquence Doppler, le récepteur passe en mode poursuite en utilisant les boucles de porteuse 53 et de code 62 pour affiner ces mesures (Doppler et temps de propagation). Parallèlement, les moyens de détermination 63 calculent la pseudo distance du répéteur 2 au satellite 4 à partir du décalage temporel déterminé par le discriminateur de code 56. A l'intérieur du bâtiment 14, les répéteurs 16, 18, 20 retransmettent successivement pendant une durée T et selon un ordre prédéfini une séquence du signal électromagnétique produit par le satellite 4.

Les moyens de détection 64 déterminent que le récepteur 2 est à l'intérieur d'un bâtiment. Ils commandent les moyens de commutation 66 qui règlent le gain de l'amplificateur 58 à une valeur nulle. La figure 5 illustre le décalage temporel D(t) généré par le discriminateur de code 56 lorsque le gain de l'amplificateur 58 est nul. Comme visible sur cette figure, ce décalage temporel présente des fluctuations mais ne tend pas vers l'équilibre de la boucle. En particulier, ce décalage temporel présente des fluctuations autour d'une valeur moyenne constante. Les moyens d'ajustement 35C ajustent la phase de la réplique uniquement à partir du déphasage pondéré de la porteuse issue du discriminateur de la porteuse 50. Le décalage temporel illustré sur la figure 5 représente décalage temporel Dl entre la réplique et une séquence de code retransmise par le répéteur 18, le décalage temporel D2 entre la réplique et une séquence de code retransmise par le répéteur 20, et enfin le décalage temporel D3 entre la réplique et une séquence de code retransmise par le répéteur 16. Comme la boucle d'asservissement du code 62 est ouverte, les décalages temporels Dl, D2, D3 ne dérivent plus au cours du temps, ils présentent uniquement des fluctuations autour d'une valeur moyenne Dl M, D2M, D3M. Ces fluctuations résultent de la présence du bruit thermique dans le signal reçu. Ce bruit thermique est modélisé par un processus gaussien de moyenne nulle et de variance constante. Le calcul de la moyenne de ces décalages temporels permet donc de réduire au maximum les fluctuations liées au bruit thermique et ainsi d'obtenir une valeur précise de la position du récepteur 2. Sur réception de ce décalage temporel Dl, les moyens de détermination 63 calculent donc la valeur moyenne Dl M du décalage temporel par intégration du décalage temporel Dl sur la durée T. Puis, les moyens de détermination 63 calculent la valeur moyenne D2M du décalage temporel par intégration du décalage temporel D2 sur la durée T Puis, les moyens de détermination 63 mesurent la durée D12 séparant le décalage temporel Dl M du décalage temporel D2M, multiplient cette durée par la célérité du signal et divisent par la fréquence du code (puisque la sortie du discriminateur 56 est en chip et pas en seconde) pour obtenir la différence de distance entre la distance d2, 18 et la distance d2, 20. La distance d2, 18 est la distance du récepteur 2 au répéteur 18. La distance d2, 20 est la distance du récepteur 2 au répéteur 20.

Une fois calculée, la durée D12 est envoyée aux moyens d'ajustement 35C pour que la réplique rattrape la phase du code du signal reçu. De même, la durée D23 séparant le décalage temporel D2M au décalage temporel D3M, est représentative de la différence de distance séparant la distance d2, 20 entre le récepteur 2 et le répéteur 20, et la distance d2, 16 entre le récepteur 2 et le répéteur 16. La position du récepteur 2 est ensuite déterminée par trilatération ou triangulation à partir des différences de distance déterminées. Avantageusement, le récepteur selon l'invention peut être utilisé à l'extérieur et à l'intérieur sans modification de sa structure.

En variante, la boucle d'asservissement de code 62 est ouverte par actionnement d'un interrupteur. En variante, les satellites 4 à 10 et l'antenne 12 sont remplacés par un unique générateur propre à générer un unique signal dans le bâtiment 14 et permettant la localisation en 3 dimensions du récepteur 2 Ce générateur génère un signal GPS similaire à celui envoyé par les satellites. C'est en fait un simulateur de signaux GPS. La boucle de code est nécessaire pour éliminer le code du signal reçu. Le code est propre à chaque satellite et permet d'identifier les satellites dans un système CDMA (Code Division Multiple Access). Chaque satellite possède son propre code C/A. La boucle de porteuse est moins robuste qu'une boucle de code, c'est-à-dire qu'elle est plus sensible aux dynamiques du signal (c'est-à-dire aux variations dans le temps du temps de propagation de l'onde). La mesure du déphasage de la boucle de porteuse est plus compliquée, notamment lorsque le signal est interrompu sur une courte durée à la suite d'un masquage, par exemple.

De plus, la longueur d'onde du signal est environ de 0,19 mètre : ceci ne permet pas de mesurer les sauts de phase instantanés et d'en déduire la différence de distance entre le récepteur et deux répéteurs successifs qui sont de l'ordre de quelques mètres.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1.- Récepteur (2) d'un système (1) de détermination d'au moins une information de positionnement dudit récepteur (2), le système (1) comprenant le récepteur (2), au moins un générateur (4, 6, 8, 10) localisé à l'extérieur d'un bâtiment (14), le générateur (4, 6, 8, 10) étant apte à générer un signal appelé code, et au moins deux répéteurs (16, 18, 20) agencés à l'intérieur du bâtiment (14), les répéteurs (16, 18, 20) étant aptes à réceptionner le code produit par le générateur (4, 6, 8, 10) et à retransmettre chacun successivement une séquence de code, le récepteur (2) comprenant : - des moyens (22) de réception de chaque séquence de code ; - des moyens (35) de génération d'un signal identique au code, appelé réplique ; - des moyens (63) de détermination de l'information de positionnement du récepteur (2) à partir de la détermination du décalage temporel (D1, D2, D3) entre la réplique et une séquence de code, pour deux séquences de code réceptionnées successivement ; et - une première (53) et une deuxième (62) boucles d'asservissement de la réplique à chaque séquence de code réceptionnée, dans une première et respectivement une deuxième plages de capture, la deuxième plage de capture étant plus large que la première plage de capture ; caractérisé en ce que le récepteur (2) comporte des moyens de commutation (66) propres à ouvrir et à fermer la deuxième boucle d'asservissement (62).
2. 2.- Récepteur (2) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de détermination (63) sont aptes à calculer la valeur moyenne (Dl M, D2M, D3M) de chaque décalage temporel (D1, D2, D3) sur une plage de temps de durée égale à la durée de réception (T) d'une séquence de code.
3. 3.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la deuxième boucle d'asservissement (62) comporte un amplificateur opérationnel (58), les moyens de commutation (66) étant aptes à régler le gain dudit amplificateur opérationnel (58) à une valeur nulle pour ouvrir ladite deuxième boucle d'asservissement (62).
4. 4.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, qui comporte des moyens de détection (64) propres à déterminer si le récepteur (2) est localisé à l'intérieur ou à l'extérieur du bâtiment (14) ; et dans lequel les moyens de commutation (66) sont propres à ouvrir la deuxième boucle d'asservissement (62), lorsque le récepteur (2) est localisé à l'intérieur du bâtiment (14).
5. 5.- Récepteur (2) selon la revendication 4, dans lequel les moyens de détection (64) sont aptes à déterminer le niveau de puissance de chaque séquence de code réceptionnée, et à comparer ledit niveau de puissance déterminé à un seuil prédéfini, le récepteur (2) étant localisé à l'intérieur d'un bâtiment (14) lorsque le niveau de puissance déterminé est supérieur audit seuil prédéfini.
6. 6.- Récepteur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit récepteur (2) appartenant à un système (1) comprenant plus de quatre générateurs (4, 6, 8, 10), le récepteur (2) comportant des moyens de sélection (25) aptes à sélectionner les codes utilisés pour déterminer la position du récepteur (2).
7. 7.- Récepteur (2) selon la revendication 6, dans lequel les moyens de sélection (25) sont propres à calculer un écart type d'un rapport signal sur bruit de chaque code réceptionné, les moyens de sélection (25) étant aptes à sélectionner les codes présentant le plus faible écart type.
8. 8.- Système (1) de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur (2), le système comprenant : - au moins un générateur (4, 6, 8, 10) localisé à l'extérieur d'un bâtiment (14), le générateur (4, 6, 8, 10) étant apte à produire un signal appelé code ; - au moins deux répéteurs (16, 18, 20) agencés à l'intérieur du bâtiment (14), les répéteurs (16, 18, 20) étant aptes à réceptionner ledit code, les répéteurs (16, 18, 20) étant propres à retransmettre chacun successivement une séquence de code ; - au moins un récepteur (2) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. 9.- Procédé de détermination d'au moins une information de positionnement d'un récepteur (2) lorsque ce récepteur est localisé à l'intérieur d'un bâtiment (14), le récepteur (2) faisant partie d'un système comprenant un récepteur (2), au moins un générateur (4, 6, 8,
10. 10) localisé à l'extérieur du bâtiment (14), le générateur (4, 6, 8, 10) étant apte à générer un signal appelé code, et au moins deux répéteurs (16, 18, 20) agencés à l'intérieur du bâtiment (14), les répéteurs (16, 18, 20) étant aptes à réceptionner le code et à retransmettre chacun successivement une séquence de code, le procédé comportant les étapes suivantes réalisées par le récepteur (2) : - réception de chaque séquence de code ; - génération d'un signal identique au code, appelé réplique ; - asservissement de la réplique à chaque séquence de code réceptionnée, dans une première et une deuxième plages de capture, par une première (53) et respectivement une deuxième (62) boucles d'asservissement, la deuxième plage de capture étant plus large que la première plage de capture ; et - détermination d'une information de position du récepteur (2) à partir du décalage temporel (Dl, D2, D3) entre la réplique et chaque séquence de code, pour au moins deux séquences de code réceptionnées successivement ; caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'ouverture de la deuxième boucle d'asservissement (62) de sorte que la réplique est asservie à chaque séquence de code réceptionnée uniquement dans la deuxième plage de capture.