Estimation de retards de signaux GPS en présence de multitrajet

par jérôme Soubielle

Thèse de doctorat en Traitement du signal

Sous la direction de Patrick Duvaut.

Soutenue en 1999

à Cergy-Pontoise .

mots clés

• GPS -- Thèses et écrits académiques
• Traitement du signal -- Thèses et écrits académiques
• Radio en navigation -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Le gps est un systeme de positionnement par satellite mis au point par les etats-unis dans les annees 60. A l'origine prevu a des fins militaires, ce systeme est present de nos jours dans de multiples applications civiles (radio-navigation aerienne, maritime, positionnement de telephones mobiles). Meme si le systeme rencontre un grand succes de par la diversite de ses capacites, il reste une source d'erreurs (imprecisions du positionnement) non negligeables dues a la presence de trajets secondaires dans certaines configurations ou le signal direct peut se reflechir sur la surface terrestre, des batiments l'objectif de la these est de remedier aux erreurs de positionnement generees par ces multitrajets. L'originalite du travail effectue est de presenter dans un premier temps les techniques de positionnement usuelles dans le contexte sans multitrajet. Les etudes parues sur les problemes d'estimation de retard de signaux gps presentent habituellement les methodes (algorithme, architecture,) de resolution sans les justifier. L'etude s'attache a demontrer que les choix retenus sont issus d'une etude du maximum de vraisemblance et que l'estimateur retenu est donc, en fait, optimal dans le cas sans multitrajet. De plus, nous demontrons les limitations (imprecisions de mesure) de cet estimateur dans le cas avec trajets multiples. Dans un deuxieme temps, nous analysons les proprietes physiques des signaux reflechis grace aux releves experimentaux de nos collaborateurs industriels (thomson-csf detexis), ceci afin de modeliser au mieux les reflexions et de connaitre les lois regissant de tels phenomenes physiques. Finalement, a partir des etudes precedentes et notamment en se basant sur la caracterisation des trajets multiples, l'objectif est de concevoir une methode d'estimation robuste tout aussi bien a l'absence qu'a la presence de ces trajets secondaires. Le choix retenu a ete de se consacrer a une etude du maximum de vraisemblance (dediee au contexte avec multitrajet donc fondee sur un modele avec trajets multiples) pour obtenir l'estimateur optimal dans le contexte etudie. On a montre que cela permet, alors, de conserver une certaine continuite des traitements (habituellement utilises en absence de multitrajet) et donc de prevoir une architecture (brevetee) simple et facile a mettre en oeuvre dans l'ensemble des traitements realises en vue du positionnement en presence de multitrajet

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