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Étude et analyse temps réel d'un canal de réception GPS

Dionne, Bernard (2006). Étude et analyse temps réel d'un canal de réception GPS. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans le cadre de ce travail, nous avons analysé les performances d'un récepteur GPS numérique reprogrammable. Avec le développement de plus en plus rapide des systèmes GNSS, le besoin en récepteur numérique reprogrammable est devenu obligatoire pour toutes entreprises voulant concurrencer dans le domaine du positionnement satellitaire. À l'instar de ce que le SDR a fait pour l'évolution du cellulaire, le récepteur numérique reprogrammable se veut une première analyse des possibilités dans ce domaine.

La démarche utilisée durant cette recherche nous a permis d'identifier une plate-forme de développement de base pour l'implémentation du récepteur. L'analyse des variables d'environnements des signaux GPS a établi les balises pour la recherche des processeurs dans lesquels le récepteur sera implémenté. Il a été identifié que le récepteur sera divisé entre deux processeurs, c'est-à-dire un FPGA et un DSP, en raison des différents algorithmes compris à l'intérieur des boucles qui composent le modèle du récepteur GPS.

Afin d'arriver à implémenter un récepteur dans les processeurs, nous avons modélisé, à l'aide de Matlab/Simulink, une chaîne de communication GPS, de la source au récepteur. Après la modification de ce modèle pour générer un code binaire, la première étude du récepteur numérique a clairement montré que, pour un rapport signal à bruit plus faible que dans le cas d'un récepteur analogique, les performances du récepteur numérique sont nettement supérieur à ceux des récepteurs analogiques existants.

Pour réaliser un modèle plus réaliste, les perturbations appliquées sur le signal GPS ont pu démontrer que le récepteur numérique répondait plus rapidement à un stress dynamique important. De plus, la conception d'un tel récepteur pourrait être fastidieuse mais la méthodologie implémentée simplifie la programmation à un minimum, permettant ainsi à tout développeur mathématique de pouvoir réaliser son propre récepteur.

Les résultats de ce travail tout comme l'expertise acquise sont utilisés actuellement pour le développement d'un récepteur hybride complet, basé sur le concept du software defined navigator(SDN).

Titre traduit

Analysis of a real time one-channel GPS numerical receiver

Résumé traduit

In this work, we analysed the performance of a reconfigurable GPS digital receiver. With the satellite networks that are developing faster and faster, the need for a reconfigurable digital receiver will be an issue for companies involved in the satellite positioning market. As SDR did for the first phase of the evolution of cellular, the digital receiver is a first step to the many possibilities in that field.

The methodology used in this research was to; first, identify the materials needed to develop a platform to implement the receiver. In order to find it, the environment variables of the GPS signal lead us in the search of the right processors for that platform. Secondly, we divided our receiver in smaller process and we identified that the digital receiver was bound to be implemented in 2 differents types of processor, namely a DSP and a FPGA. The criteria of the division of the processes resided in the algorithm of each process, such as complexity and resources needed in the processor.

To achieve the implementation in the two processors, we generated a model, with Matlab/Simulink, a GPS communication link, from the satellite to the receiver. The code generated on the model, once implemented in the processor, clearly demonstrated that, for a given signal-to-noise ratio, the performances of the digital receiver are superior to the actual analogue receiver.

The realism of the model was kept by applying perturbations of the simulated source of the GPS satellite. The perturbation applied showed that the digital receiver had a faster time-to-respond for a higher Doppler effect. But the conception of a digital receiver could be a hard task but the methodology develop simplifies the programmation to a minimum, allowing developers to concentrate on the mathematical aspect of the design.

The results of this work, and the expertise acquired through it, are actually being used to develop a hybrid receiver based on the concept of software defined navigator (SDN).

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 électrique". Bibliogr.: f. [185]-187. Chap. 1. Statut actuel et évolution du GNSS -- Chap. 2. Présentation du projet SDN "Software Defined Navigator" -- Chap. 3. Architecture d'une chaîne de communication GPS -- Chap. 4. Analyse de la quantification sous Simulink -- Chap. 5. Analyse en cosimulation et temps réel d'un canal de récepteur GPS.
Mots-clés libres: Analyse, Architecture, Canal, Chaine, Communication, Cosimulation, Gnss, Gps, Quantification, Reception, Reel, Sdn, Simulink, Temps
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Landry, René Jr.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 10 mars 2011 16:52
Dernière modification: 03 nov. 2016 00:39
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/531

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