Récepteur SBAS-GNSS logiciel pour des applications temps-réel

Guay, Jean-Christophe (2010). Récepteur SBAS-GNSS logiciel pour des applications temps-réel. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le positionnement par satellites est à un point déterminant de son existence. La modernisation des systèmes américain (GPS – Global Positioning System) et russe (GLONASS - GLObal Navigation Satellite System) ainsi que la venue des systèmes européen (Galileo) et chinois (COMPASS) permettront une multitude de nouvelles applications. Ce regroupement de systèmes de positionnement par satellites (GNSS - Global Navigation Satellite System) ainsi que le système d’augmentation du GPS (SBAS - System Based Augmentation System) permettront d’améliorer l’intégrité, la disponibilité, la précision et la vulnérabilité électromagnétique. Afin de profiter au maximum de ces nouveaux signaux, les récepteurs GNSS devront être repensés.

L’objectif de ce mémoire consiste à développer un récepteur multifréquence SBAS-GNSS logiciel pour des applications en temps-réel afin de tirer profit de ces nouveaux signaux GNSS. Pour atteindre cet objectif, une architecture de canal BPSK (Binary Phase Shift Keying) satisfaisant plusieurs signaux GNSS a été implémentée. Ces signaux sont : GPS L1 C/A, GPS L2C, SBAS L1, SBAS L5, GLONASS L1 et GLONASS L2.

De plus, ce mémoire se concentre aussi sur l’implémentation d’une solution SBAS complète permettant d’améliorer la précision de la solution de navigation.

Le canal générique BPSK réalisé permet de poursuivre à la perfection les signaux GPS L1 C/A, SBAS L1, SBAS L5, GLONASS L1, GLONASS L2, COMPASS B1 et COMPASS B2 couvrant ainsi toute la bande GNSS de 1176 MHz à 1602 MHz. Ce canal BPSK ne dégrade aucunement les performances du récepteur SBAS-GNSS comparativement à un canal GPS L1 C/A. En fait, la précision horizontale est passée de 2,3 m à 1 σ à 1,1 m à 1 σ avec quelques ajustements mineurs. De plus, l’implémentation d’un algorithme de lissage via la porteuse améliore cette précision jusqu’à 0,96 m à 1 σ. Le cercle de probabilité de 50% (CEP) pour cette solution lissée est de 0,62 m et celui de 95% de probabilité (R95) est de 2,21 m. Finalement, l’implémentation de la solution SBAS améliore ces performances à 0,73 m à 1 σ, à un CEP de 0,44 m et à un R95 de 1,4 m.

Bref, une amélioration de 70% peut être observée entre les travaux précédents et ceux actuels lorsque l’on en compare les performances à 1 σ.

De plus, les nouveaux canaux et algorithmes ont également été testés en dynamique. Une amélioration de 5 % peut être observée sur l’écart-type de l’erreur relative à une solution Real-Time Kinematics (RTK).

Titre traduit

Software SBAS-GNSS receiveer for real-time applications

Résumé traduit

Satellite positioning is at a critical point of its existence. The modernization of Global Positioning System (GPS) and GLObal Navigation Satellite System (GLONASS) and the arrival of European and Chinese systems will allow a multitude of new applications. This combination of global positioning system satellites and the GPS augmentation system will improve the integrity, availability, accuracy and electromagnetic vulnerability. To takes full advantage of these new signals, the GNSS receiver will be rethought.

The objective of this thesis is to develop SBAS-GNSS receiver software for real-time applications to take advantage of these new GNSS signals. To achieve this goal, a channel architecture BPSK (Binary Phase Shift Keying) has been implemented in order to profit from the similarities between different GNSS signals considered in this work. These signals are: GPS L1 C/A, GPS L2C, SBAS L1, L5 SBAS, GLONASS L1 and L2 GLONASS. In addition, this thesis also focuses on implementing a full SBAS solution to improve the accuracy of the navigation solution.

BPSK channel tracks GPS L1 C/A, SBAS L1, L5 SBAS, GLONASS L1, L2 GLONASS, COMPASS and COMPASS B1 B2 covering all the band GNSS 1176 MHz to 1602 MHz This channel does not degrade any receiver performance. In fact, the horizontal accuracy is increased from 2.3 m at 1 σ to 1.1 m at 1 σ with some minor adjustments. In addition, the implementation of a smoothing algorithm using the carrier improves accuracy up to 0.96 m at 1 σ. The circle of 50% probability (CEP) for the smoothed solution is 0.62 m and for 95% (R95) is 2.21 m. Finally, the implementation of the SBAS solution improves the performance to 0.73 m at 1 σ, to a CEP of 0.44 m and to a R95 of 1.4 m. Moreover, an improvement of 70% can be observed between the previous works and the actual one when we compare the 1 σ performance.

In addition, new channels and algorithms are also tested dynamically. An improvement of 5% can be observed on the standard deviation of error relative to a Real-Time Kinematics (RTK) solution.

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. [273]-282.
Mots-clés libres:	Satellites artificiels en navigation. GPS. Galileo (Système de navigation) Glonass. Temps réel. Compass, GNSS, Logiciel, Multifrequence, Recepteur, SBAS, SBAS-GNSS, WAAS, Positionnement.
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Landry, René Jr.
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	28 mars 2011 15:18
Dernière modification:	20 janv. 2017 21:28
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/642

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