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Languages: French
Types: Article
Subjects: Brouillage, Interférence, Anti-brouillage, GPS, Navigation, Récepteur GPS numérique, Filtrage adaptatif, Filtre PIRANHA, Robustesse, COSSAP, XILINX, Traitement du signa, 621.382 2, Jammer, Interference, Anti-jamming, Numerical GPS receiver, Adaptive filtering, PIRANHA, Filter, Robustness, Digital signal processing
lCette thèse s'inscrit dans le cadre de l'amélioration des caractéristiques de robustesse des récepteurs numériques à spectre étalé de type GPS. On étudie d'abord les réglementations actuelles et leurs évolutions pour identifier les sources et la nature des brouilleurs. Puis l'impact d'un brouilleur est analysé et conduit à des critères de classifications et à la définition de différents seuils de brouillage relatifs au dysfonctionnement des divers composants du récepteur. Un cahier des charges est élaboré suite à l'identification des brouilleurs les plus pénalisants pour l'aviation civile. On étudie ensuite diverses techniques de pré-corrélation susceptibles d'apporter la robustesse nécessaire au prix d'une modification matérielle mineure. La première méthode consiste à seuiller les coefficients obtenus par décomposition du signal en ondelettes. On présente aussi un traitement non-linéaire du domaine des amplitudes (ADP) et finalement un filtrage à encoches adaptatif. Cette dernière technique est la plus prometteuse du point de vue d'une réalisation matérielle intégrale compte tenu des fortes limitations technologiques (en particulier une cadence de traitement élevée). Elle est donc plus spécialement étudiée: convergence, stabilité, précision, problèmes de quantification. Le filtre est constitué d'une cascade de cellules, chaque cellule comprenant un bloc d'élimination d'un brouilleur à bande étroite (réalisé dans un composant FPGA), et un bloc de détection et poursuite du brouilleur (réalisé dans un DSP). Ce filtre réflecteur puissant nommé "Filtre PIRANHA TXL" a été validé sur une simulation (logiciel COSSAP) d'un récepteur GPS complet. Une maquette a ensuite été réalisée et interfacée avec deux types de récepteur GPS du commerce. Les performances évaluées sur un banc expérimental (à SupAéro et au Département Navigation de l'ESTEC-ESA, Hollande) montrent l'excellent comportement des récepteurs intégrant le Filtre PIRANHA en présence de brouilleurs réels. Une réfection de l'ordre de 30 à 65dB (CAN de 10bits et coefficients sur 14bits) a été mesurée. Les largeurs de bande éliminées sont réglées entre 5 à 100KHz. En outre, le Filtre PIRANHA proposé n'introduit que 1dB de dégradation sur la corrélation en l'absence de brouilleur. This thesis deals with the improvement of Spread Spectrum Receivers’ jamming vulnerability especially the GPS receivers for aircraft navigation. We will first study the present regulations and their evolutions to identify the sources and the nature of the interference. Their impacts are analysed to define some classification criteria and to specify important jamming thresholds for GPS receivers. At the end of the study, the objective and the filter specifications are elaborated after the identification of the most harmful and penalising interference for civil aviation. Pre and post-correlation candidate mitigation techniques are then examined and selected pre-correlation techniques are recommended for adoption in appropriate standards, this adoption requiring the minimum GPS receiver hardware modifications. The first method consists in thresholding the coefficients obtained by wavelet decomposition. A non-linear technique named ADP (Amplitude Domain Processing) is also presented as well as an adaptive notch filter. The latter method is the most promising from a development point of view because of the strong technology limitations (especially very fast sampling rate). We study the filter structure in details: convergence, stability, precision, quantification problems, etc. The filter is built with a strategically cascaded form of cells, each cell containing a rejection block for narrow band rejection (implemented in a FPGA), and a detection and tracking interference block (implemented in a DSP). The powerful anti-jamming filter named "PIRANHA TM Filter" was validated on a Generic GPS Receiver simulation (COSSAP Software). An easy plug-in hardware filter was then designed and interfaced with two standard civil GPS Receivers. The experimental test bench performances of the PIRANHA Filter (conducted at SupAero and the Navigation Department of ESTEC-ESA, The Netherlands) showed excellent improvement of both receivers using the Integrated PIRANHA Filter in the presence of real interference. Rejection of the order of 30 to 65dB (10bits CAN and coefficients on 14bits) were measured. The rejected bandwidths are adjusted between 5 to 100KHz. Moreover, the proposed PIRANHA Filter introduces only less than 1dB correlation loss degradation in absence of interference.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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