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Validation et augmentation du réalisme d'un simulateur de constellation GPS LI et évolution vers un simulateur GNSS

Lavoie, David (2013). Validation et augmentation du réalisme d'un simulateur de constellation GPS LI et évolution vers un simulateur GNSS. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Un récepteur Global Navigation Satellite System (GNSS) englobe plusieurs systèmes de navigation. Cette approche améliore la disponibilité des signaux et la précision de la position. Les systèmes Galiléo (européen) et Compass (chinois) ne couvrent pas toute la planète et la répétabilité d’un scénario de test est difficile. Ainsi, il devient essentiel de perfectionner l'efficacité de la vérification des récepteurs GNSS. Pour les signaux de navigation qui sont déjà émis, il est toujours possible de valider le bon fonctionnement des récepteurs dans un véhicule en mouvement. Cette méthode devient trop coûteuse pour l'entreprise et engendre des pertes de temps considérables.

L’objectif principal de ce mémoire consiste à générer en temps réel les signaux de navigation GNSS. Comme il existe déjà un simulateur GPS L1 au sein du laboratoire, celui-ci sera employé. Il comporte plusieurs déficiences et une validation complète du dispositif devient nécessaire afin de corriger les problèmes majeurs rencontrés. Alors, une vérification logicielle sera effectuée par exemple sur les formules des pseudo-distances, des Dopplers et des positions des satellites ainsi que sur la génération du message binaire de navigation. Ensuite, une validation de la Fréquence Intermédiaire (IF) sera faite plus précisément sur les calculs des phases du signal de navigation.

Dès les corrections terminées, huit simulations en statique de 24 heures ont été exécutées avec le simulateur GSS7700 de la compagnie Spirent et le simulateur du Laboratoire de Communication de la Micro-Électronique (LACIME) avec le même récepteur. L’erreur moyenne de la position simulée se situe au plus à 1 mètre pour toutes les simulations confondues des deux simulateurs. Ainsi, les performances obtenues du simulateur LACIME se rapprochent de celles d’un simulateur commercial.

Des simulations en dynamique ont été réalisées avec les deux simulateurs. En effet, trois simulations d’une même trajectoire curviligne d’un véhicule se déplaçant à vitesse constante (5 m/s, 14 m/s et 28 m/s) ont été simulées avec le même récepteur. Les résultats ont démontré que la moyenne maximale de l’erreur de la position simulée est inférieure à 0,5 mètre pour le simulateur LACIME et Spirent.

Le principal défi qu’impose l’accomplissement d’un simulateur GNSS est de maîtriser la génération des signaux de navigation ainsi que la façon de les produire à différentes fréquences. Le concept d’un simulateur GNSS étant nouveau, il y a peu de documentation pertinente sur ce sujet.

Titre traduit

Validation and realism increase of a GPS L1 constellation simulator and evolution to GNSS simulator

Résumé traduit

Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver use many constellations satellites systems. This approch improve signal availability and position’s precision. Knowing that Galileo and Compass systems aren’t covering the whole planet, it becomes essential to have a better product verification efficiency. It is always possible to test in a vehicule in motion. This method cost a lot of money to company and there are too much time spend uselessly.

The main objective of this thesis is to generate in real time the GNSS navigation signal. The laboratory has already a GPS L1 simulator and it will be reuse. It has a lot of deficiencies and a complete validation of the product become necessary to fix major problems. So, a software verification will be done on pseudorange, Dopplers, satellite position and on the generation of navigation binary messages. Then, Intermediate Frequencies (IF) validation will be done precisely on navigation signal phases.

When correction finished, eight simulations in static of 24 hours is executed on simulator GSS7700 from Spirent and LACIME’s laboratory with the same receiver. The average error of simulated position is around one meter for all simulations from twos simulators. So, performances gets from LACIME’s simulator are similar of a commercial simulator.

Dynamic simulation has been done with these two simulators. Indeed, three simulations of a same curve trajectory having a vehicule which moves to constant speed (5 m/s, 14 m/s and 28 m/s) was simulated with the same receiver. Results show that the maximum average of the position’s error is below 0,5 meter for the LACIME and Spirent simulator.

The main challenge of accomplishing a GNSS simulator is to control the navigation signal generation and how to produce it to differents frequencies. Concept of GNSS simulator is relatively new, there is a lack of documentation about this subject.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie, concentration personnalisée" Bibliogr. : f. [229]-232.
Mots-clés libres: GPS. Simulateur (Appareils). GNSS, logiciel, FPGA
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Landry, René Jr.
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Kouki, Ammar B.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 01 févr. 2013 21:06
Dernière modification: 10 mars 2017 02:31
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1117

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