Semaine_3: Structure des signaux GPS Flashcards
STRUCTURE DES SIGNAUX GPS
STRUCTURE DES SIGNAUX GPS
NOTE DE COURS EN CLASSE
NOTE DE COURS EN CLASSE
Ce qu’on va voir s’applique aux autres constellation
nous allons voir par exemple avec le système GPS
Structure des signaux d’origine
Oscillateur, ce qui génère la fréquence fondamentale 10,23 MHz.
à partir de la fréquence fondamentale il y a les ondes porteuses:
- L1 (19.0cm ) et
- L2 (24.4cm)
- Le code C/A est juste sur sur le L1 (chaque satellites génère son propre code C/A avec son identifiant)
- Le code P sur L1 et L2: avec les 2 séquence on génère une nouvelle fréquence qui n’est pas affecté par les effet ionosphérique, cette nouvelle fréquence s’appelle le__
- Code P: dure 267 jours et recommence après (avec le code C/A on va chercher oû on se trouve dans le code P et on peut trouver la mesure de pseudodistance) .
- Code Y: similaire au Code P, mais on y ajoute une partie W inconnu qui fait en sorte qu’il est crypté.
les ondes porteuse porte le code (analogie avec le son est l’information en dedans de la radio)
de nouveaux satellites= de nouvelles fréquence.
1 bit = 1 longueur d’onde de 293 m
- Message LNAV: aussi émise sur les ondes porteuses.
GÉNÉRATION DES SIGNAUX GPS D’ORIGINE
SCHÉMA INITIALE
Code C/A = fréquence fondamentale / 10.
I= inphase dans le schéma.
on fait un déphasage (Q) de 90 degrés en sinus, on la décale de 1/4 de phase.
Donc sur la porteuse il y a 2 ondes pareil mais décalées.
- Le même message envoyé sur le code C/A est aussi incorporé sur le code P.
L1= onde porteuse + (onde porteuse décalé + code C/A + (code P))
L2 = onde porteuse + Code P
L’émetteur construit un signal et le récepteur déconstruit le signal
** le message est identique dans les 2 codes**
ANGLE D’OUVERTURE - ANTENNE SATELLITE GPS
l’angle et la distance des satellites fait en sorte qu’il y a un 26 degrés qui dépassent de chaque coté de la Terre.
- le signal GPS est bloqué par la Terre, donc les personnes ne reçoivent pas de signal si à l’autre extrêmité.
NOUVEAUX SATELLITES ET
SIGNAUX GPS
faut-il savoir la quantité de satellites pour chaque type de bloc?
- en haut dans le tableau on voit les différents blocs de satellites
- bloc 2R (dernier utilisateur de L1 et L2 simple)
- Bloc 2R-M: code militaire (M) sur L1 et L2 (mnt L1_M et L2_M), code civile (C) sur L2 (mnt aussi L2C) et le code L2_P(Y) qui est crypté (Y= P+W)
total 2R-M : L2C, L2P(Y), L2_M, L1_M
le message est l’information nécessaire pour placer la position des satellites dans l’espace. Pour se positionner au sol il faut en premier positionner nos satellites dans l’espace, c’est l’information qu’on envoie à nos réseaux de poursuites (les sphère blanches).
Modernisation des signaux 2/3
L2C : multiplexage…donc avec 2 codes CM et CL c’est à dire un code AVEC messages et un autre code SANS messages.
modernisation des signaux 3/3
aucun code militaire sur L5, il est uniquement civile, il comporte un code INPHASE (I) et un code QUADROITURE (Q)
BANDES DE FRÉQUENCE ARNS ET RNSS
1-Différentes distribution de service de navigation ARSN à droite
1-Différentes distribution de service de navigation RNSS à gauche.
il y a donc des récepteur qui sont bilingues, qui peuvent parler GPS et Galiléo par exemple, ils ont des structures différentes mais certaines constellations ce complètent.
SIGNAUX GPS
demande d’expliquer à nouveaux les petits graphique en bas
SIGNAUX GLONASS FDMA
- chaque satellites émet une seule fréquence avec son identifiant, vrai pour tous sauf GLONASS
- Glonass c’est différent il fait du FDMA, il associe une fréquence à un satellite (un poste de radio à sa fréquence, tel autre poste de radio à une autre fréquence)
- TOUJOURS POUR GLONASS sur la même orbite deux satellite peuvent avoir la même fréquence pcq ils sont de direction complètement opposé, donc on ne voit qu’un seul satellite à la fois.
désavantage: galiléo, beidou et GPS on peut travailler avec ceux la ensemble en faisant des changement de phase. PAS AVEC GLONASS
FAIRE DISTINCTION EN MESURE DE CODE ET MESURE DE PHASE
me sure de code peut se faire facilement avec 1 seul récepteur avec une précision de 3-4m, mais si on veut faire de la précision avec 2 récepteur il faut alors combiner des phases et c’est très compliqué avec Glonass et n’importe qu’el autre.
SIGNAUX GALILEO
importance de la bande E6
DEMANDER AU PROF CE QU’IL FAUT RETENIR
SIGNAUX BEIDOU
DEMANDER AU PROF CE QU’IL FAUT RETENIR
MODULATION EN PHASE
-Comment on module sur la porteuse:
A= amplitude (enveloppe), AM f= fréquence (l'intérieure), FM
mais ici on change l’état de la phase.
On peut faire un miroir en multipliant par -1 (changement de 180 degrés). Ce changement se produit à des “bit”. quand rien se passe= 0 ou 1 état normal du code.
TECHNIQUE DE MODULATION DU CODE
on parle de porteuse “MODULÉ” lorsqu’il y a un changement dans la phase dans l’état du code.
il peut y avoir le message et le code qui subissent des changements de phases en même temps.
c’est par “alignement” que le récepteur décode l’onde modulé
PSEUDODISTANCE ET
PHASE DE LA PORTEUSE
PSEUDODISTANCE
-une fois qu’on aligne nos codes on peut avoir une mesure de temps ce qui se traduit en mesure de distance.
précision du code C/A plus ou moins 3m
précision du code P(Y) plus ou moins 0.3m
source d’erreur: synchronisations des horloges
c’est ce qu’on utilise le plus souvent, avec nos chars et cellulaires
Phase de l’onde porteuse:
-différence entre la phase reçue et celle générée (générée par récepteur)
précision de plus ou moins 2mm
sources d’erreur: ambiguïté de phase (combien de cycle entre nous et le satellites, on connait juste le nombre de cycle passe devant nous/ récepteur)
c’est ce qu’on fait avec CanNet et RTK.
mesure capricieuse
on surveille et mesure les cycles, le problème avec la phase c’est qu’on mesure que la phase qu’on reçoit, on sait pas combien de cycle il y avait avant, voila l’ambiguïté. Même si on s’aligne avec le cycle présent c’est comme avoir une règle de 19 cm pour mesurer ce qui se passe devant soit, mais on sait pas il y avait combien de règles avant allant jusqu’au satellite.
MESURE DE PSEUDODISTANCE
-Distance plus courte sur le zénith au dessus de notre tête = 0.7 secondes, pour que le signal soit perçu.
les autres ondes va arriver en ce temps, mais ne vont pas partir en même temps*
une erreur de synchronisation (temps du satellite et temps récepteur gps) de 1 usec équivaut à une erreur de 300 m
CORRÉLATION DE CODE
la corrélation est parfaite lorsque la somme de la multiplication de l’état est égal à l’état possible.
ex: on va prendre 10 séquence, État E= 10
la somme de la multiplication des phases des codes correspondant doit être égal à 10 (chiffre en haut fois chiffre en bas + chiffre en haut et chiffre en bas à coté)
MESURE DE DISTANCE AVEC ONDE CONTINUE
voir youtube
AMBIGUÏTÉ DE PHASE
À REVOIR
N= nombre réel.
AMBIGUÏTÉ DE PHASE ET SAUT DE CYCLE
Les sauts de cycles n’affectent pas les pseudodistance.
puisqu’on mesure que le temps de propagation dans la pseudodistance et que les sauts de cycles n’affectent pas cela.
les sauts de cycles affectent le nombre de phase pcq on est basé sur les cycles de la porteuse et il y a coupure et on recommence à compter à zero lorsqu’il y a saut de cycles (coupure ou interruption, ce qui se produit lors des obstructions)
EFFET DOPPLER - CAS TYPE
une source au repose/ une source qui ne bouge pas comme fréquence audio/radio.
avec une source qui se déplace, il y a compression du front d’onde, ce qui fait que le son change.
la distance radiale diminue, elle est à son minimum et recommence à grandir.
si longueur d’onde diminue cela égale une fréquence plus grande donc son plus fort.
si longueur d’onde augmente alors fréquence diminue, son moins fort.
EFFET DOPPLER
2.26
connaitre les formules.
lamba=C/ F
longueur d’onde= vitesse de la lumière/ fréquence
et F = 1.55 GHz (à vérif)
* à savoir pour examen et il faut mettre ENVIRON 19 CM , Pas 19 cm*
fréquence doppler plus ou moins pour
L1 et L2 (fondamentale) comment il est arrivé à ça
FORMAT DU MESSAGE GPS (LNAV)
tous les 30 secondes, les seuls trucs qui changent sont les sous-trames de 4 et 5 qui ont 25 pages.
CONTENU DU MESSAGE GPS (LNAV)
coefficients: ce qui sert à synchroniser le temps satellite et le temps GPS
à tous les 30 secondes les pages changent.
pages 1-24 l’état de santé DES SATELLITES
trame 3= position DU satellites
almanach= permet de déterminer à qques 100 metres pres la position des satellites dans l’espaces.
en ayant les almanach on gagne du temps en sachant que certains satellites ne sont pas visible, on ne perd pas de temps en essayant de le trouver.
ÉCHELLES DE TEMPS (1/2)
1-TEMPS UNIVERSEL (UT1)
Temps solaire moyen de Greenwich. Échelle de temps basée sur la rotation de la Terre. Le jour solaire moyen correspond à l’intervalle de temps entre 2 passages consécutifs du Soleil moyen au méridien de Greenwich.
2- Échelle de temps continue résultant de l’analyse par le Bureau International des Poids et Mesures des horloges atomiques de plusieurs laboratoires nationaux.
3- TEMPS UNIVERSEL COORDONNÉ (UTC)
Échelle de temps transmise par les signaux horaires. UTC diffère du TAI par un nombre entier de secondes. Une seconde entière est retranchée (ou rajoutée) à l’occasion afin que la différence entre |UT1-UTC| soit < 1 seconde.
4- TEMPS GPS
Échelle de temps basée sur l’ensemble des horloges atomiques des stations de poursuite GPS du DoD et des satellites GPS. Le nombre de secondes est compté depuis dimanche 0 h. La semaine GPS #0 correspondait au dimanche 6 janvier 1980.
2 unités (semaines et secondes)
le fichier LAS ne donne que la journée de la semaine et la secondes, un peu comme nous donner des coordonnées xyz, mais on ne connait pas la zone. voici l’avantage du GPS qui nous dit à quelle semaine, quel jour de semaine et la seconde.
ÉCHELLES DE TEMPS (2/2)
bug de conception un peu comme le bug de 2000
ex: écrire la date avec les 2 derniers chiffres, une fois rendu à 1999…on va inscrire 00, mais ça ne veut pas dire qu’on revient à 1900
écart entre les échelles de temps
alignement dans le temps utc se retrouve dans les message du temps GPS pour régler le problème d’écart de 18 s entre les 2 temps (UTC et GPS)
DIFFÉRENCES DE TEMPS (TAI, UT1 et UTC)
la lune s’éloigne de la Terre (2-3cm par année) ce qui impact un peu la rotation de la Terre ce qui provoque un plateau dans la variation de temps UTC et UT1.
Question de lab:
Lorsqu’on marche a vitesse constante et on arrête subitement, combien de temps ça prend pour que l’afficheur arrive à 0km/h, à quoi est dû ce délai?
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