Semaine_3: Structure des signaux GPS

Question 1

STRUCTURE DES SIGNAUX GPS

Answer 1

STRUCTURE DES SIGNAUX GPS

Question 2

NOTE DE COURS EN CLASSE

Answer 2

NOTE DE COURS EN CLASSE

Question 3

Ce qu’on va voir s’applique aux autres constellation

Answer 3

nous allons voir par exemple avec le système GPS

Question 4

Structure des signaux d’origine

Answer 4

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.

Question 5

GÉNÉRATION DES SIGNAUX GPS D’ORIGINE

SCHÉMA INITIALE

Answer 5

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**

Question 6

ANGLE D’OUVERTURE - ANTENNE SATELLITE GPS

Answer 6

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.

Question 7

NOUVEAUX SATELLITES ET
SIGNAUX GPS

faut-il savoir la quantité de satellites pour chaque type de bloc?

Answer 7

• 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).

Question 8

Modernisation des signaux 2/3

Answer 8

L2C : multiplexage…donc avec 2 codes CM et CL c’est à dire un code AVEC messages et un autre code SANS messages.

Question 9

modernisation des signaux 3/3

Answer 9

aucun code militaire sur L5, il est uniquement civile, il comporte un code INPHASE (I) et un code QUADROITURE (Q)

Question 10

BANDES DE FRÉQUENCE ARNS ET RNSS

Answer 10

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.

Question 11

SIGNAUX GPS

Answer 11

demande d’expliquer à nouveaux les petits graphique en bas

Question 12

SIGNAUX GLONASS FDMA

Answer 12

• 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

Question 13

FAIRE DISTINCTION EN MESURE DE CODE ET MESURE DE PHASE

Answer 13

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.

Question 14

SIGNAUX GALILEO

Answer 14

importance de la bande E6

DEMANDER AU PROF CE QU’IL FAUT RETENIR

Question 15

SIGNAUX BEIDOU

Answer 15

DEMANDER AU PROF CE QU’IL FAUT RETENIR

Question 16

MODULATION EN PHASE

Answer 16

-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.

Question 17

TECHNIQUE DE MODULATION DU CODE

Answer 17

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

Question 18

PSEUDODISTANCE ET

PHASE DE LA PORTEUSE

Answer 18

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.

Question 19

MESURE DE PSEUDODISTANCE

Answer 19

-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

Question 20

CORRÉLATION DE CODE

Answer 20

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)

Question 21

MESURE DE DISTANCE AVEC ONDE CONTINUE

Answer 21

voir youtube

Question 22

AMBIGUÏTÉ DE PHASE

Answer 22

À REVOIR

N= nombre réel.

Question 23

AMBIGUÏTÉ DE PHASE ET SAUT DE CYCLE

Answer 23

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)

Question 24

EFFET DOPPLER - CAS TYPE

Answer 24

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.

Question 25

EFFET DOPPLER

2.26

connaitre les formules.

Answer 25

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

Question 26

FORMAT DU MESSAGE GPS (LNAV)

Answer 26

tous les 30 secondes, les seuls trucs qui changent sont les sous-trames de 4 et 5 qui ont 25 pages.

Question 27

CONTENU DU MESSAGE GPS (LNAV)

Answer 27

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.

Question 28

ÉCHELLES DE TEMPS (1/2)

Answer 28

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.

Question 29

ÉCHELLES DE TEMPS (2/2)

Answer 29

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)

Question 30

DIFFÉRENCES DE TEMPS (TAI, UT1 et UTC)

Answer 30

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 31

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?

Answer 31

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