WO2025012131A1 - Procédé de calcul et/ou de surveillance du fonctionnement d'un système de positionnement par satellites embarqué dans un véhicule, et dispositif et produit programme d'ordinateur associés - Google Patents

Procédé de calcul et/ou de surveillance du fonctionnement d'un système de positionnement par satellites embarqué dans un véhicule, et dispositif et produit programme d'ordinateur associés Download PDF

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WO2025012131A1 PCT/EP2024/069043 EP2024069043W WO2025012131A1 WO 2025012131 A1 WO2025012131 A1 WO 2025012131A1 EP 2024069043 W EP2024069043 W EP 2024069043W WO 2025012131 A1 WO2025012131 A1 WO 2025012131A1
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spatial
temporal
observation
positioning system
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PCT/EP2024/069043
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Jean-Cédric PERRIN
Yan RECASENS
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Thales SA
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    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/08—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing integrity information, e.g. health of satellites or quality of ephemeris data

Definitions

  • TITLE Method for calculating and/or monitoring the operation of a satellite positioning system on board a vehicle, and associated device and computer program product
  • the present invention relates to a method for calculating and/or monitoring the operation of a satellite positioning system on board a vehicle which must operate in a geographical area and within a time range.
  • the present invention also relates to a computer program product and an associated calculation and/or monitoring device.
  • Satellite positioning system Vehicles of all types, in particular aerial, land or naval vehicles, are equipped with a so-called satellite positioning system because it is generally based on a satellite positioning receiver and an antenna. This system can also be equipped with other additional positioning assistance sensors such as inertial units, Doppler sensors, radio navigation, etc. in the event of loss of capacity or performance of the satellite positioning receiver.
  • the satellite positioning system is a set of components based on a constellation of satellites making it possible to provide a user, via the sensors constituting it, with their 3D position, 3D speed and time.
  • the satellite positioning system thus allows positioning, navigation and time measurement (Positioning, Navigation, Time: PNT) and thus constitutes a so-called PNT system.
  • satellite positioning receivers are essential for operational safety, as they allow aircraft to have constant geolocation, time and navigation capacity in a precise and integrated manner with global and permanent coverage.
  • satellite positioning receivers are used at all levels: by aircraft for their navigation system, by aviation communication, navigation and surveillance (CNS) systems, by air traffic management (ATM).
  • CRS navigation and surveillance
  • ATM air traffic management
  • sources of interference radio frequency interference; English Radio Frequency Interference, RFI
  • unintentional sources of interference and/or intentional protection jammers have the effect of degrading the performance of the satellite positioning system, or even making certain capabilities of the receivers used unavailable, such as acquisition, tracking, integrity, dual-frequency or multi-constellation processing, use of an augmentation system (ABAS).
  • ASS augmentation system
  • a system for generating a visual representation of interference sources that impair the operation of a satellite positioning system.
  • the visual representation may comprise a map overlaid with visual indicators indicating a location and magnitude of the interference.
  • the known system does not allow to determine the impact of interference sources on the operation of a particular satellite receiver and on the on-board positioning system, nor the impact on the performance and capabilities of this last in a vehicle that must operate in a defined geographical area and at different altitudes.
  • the known system also does not make it possible to determine the impact of interference sources on the operation of a satellite receiver at a specific date and time.
  • the system does not make it possible to predict or estimate the risks of malfunction of the on-board satellite positioning receiver when the vehicle is located at specific positions in the geographical area at a specific time.
  • the known system also does not make it possible to determine the impact of interference sources on the operation of a satellite positioning system on board a vehicle that must follow a flight plan or a particular route at a specific date and time.
  • such a system does not make it possible to reduce the risks of malfunction by proposing a 4D flight plan or route ensuring proper operation of the on-board satellite positioning system.
  • the aim of the invention is then to propose a calculation and/or monitoring method making it possible to predict or reduce the risks of malfunction of the satellite positioning system used when the vehicle must move in a geographical area, at various altitudes and in a given time slot, in particular when the vehicle must follow a planned 4D route crossing the geographical area.
  • the invention relates to a method for calculating and/or monitoring the operation of a satellite positioning system of a vehicle in a geographical area, the operation of said positioning system including the integrity, capacities and performances of this system, the method comprising the following steps:
  • the method according to the invention thus makes it possible, for a path defined in space and time, to precisely determine the impact of interference sources on the operation and performance of the satellite positioning system over time of a vehicle moving in the geographical area.
  • the method according to the invention makes it possible to predict or reduce the risks of malfunction of the satellite positioning system precisely when the vehicle follows the planned path.
  • the calculation and/or monitoring method comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
  • the result of the calculation of an impact of interference sources on the operation of the satellite positioning system includes at least one quantitative indicator representative of at least two capacities and/or performances chosen from a first acquisition capacity without initialization, a first acquisition capacity with initialization, a re-acquisition capacity, a tracking capacity without integrity, a tracking capacity with integrity, a hybridization capacity, a PNT precision and an integrity radius;
  • the method further comprises the following steps:
  • observation spatial and temporal observation coordinates located on several possible trajectories of the vehicle at an estimated date at from the vehicle departure date or the current date and an estimated travel time for that observation spatial coordinate and that possible trajectory from the vehicle departure position or from the current position to that observation spatial coordinate;
  • the calculation of the impact of interference sources on the operation of the satellite positioning system includes the calculation of the distances, elevations and azimuths of each interference and of each satellite of the GNSS system at each of the spatial and temporal observation coordinates of the possible trajectory and/or of the planned trajectory and/or of the geographical area;
  • the method further comprises the following step:
  • said impact on the operation of the satellite positioning system at each of the spatial and temporal observation coordinates is calculated as a function of an antenna gain of the vehicle antenna estimated for each spatial and temporal observation coordinate, from data representative of the vehicle category and/or the shape of the vehicle and/or the position of the antenna on the vehicle and/or a orientation of the vehicle at this spatial and temporal observation coordinate estimated on the basis of data representative of the movement characteristics;
  • the method further comprises the following step:
  • the vehicle being an aircraft
  • the method being characterized by the following step:
  • the possible trajectories of the aircraft connecting either the starting position to the destination or the current position to the destination are further calculated from data representing the air corridors, the possible trajectories essentially following the air corridors;
  • the method further comprises the following step:
  • the method further comprises the following step:
  • the method further comprises the following steps:
  • the geographic area is divided into a plurality of boxes constituting a grid, the grid preferably comprising a predefined resolution, the spatial and temporal observation coordinates comprising a plurality of positions each located in one of the boxes constituting the grid, preferably located in the center of the box constituting the grid, the geographic area observed for the same instant in time, the spatial and temporal observation coordinates all referring to the same instant of observation.
  • the invention also relates to a computer program product comprising software instructions which, when executed by a computer, implement the calculation and/or monitoring method, as defined above.
  • the invention also relates to a device for calculating and/or monitoring the operation of a satellite positioning system of a vehicle in a geographical area, comprising technical means adapted to implement the calculation and/or monitoring method, as defined above.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a device for calculating and/or monitoring the operation of a satellite positioning system of a vehicle in a geographical area according to the present application
  • FIG. 2 is a schematic representation of several possible flight plans of a vehicle crossing a geographical area
  • FIG. 3 is a representation of a power received from an interference source in the geographical area in a given frequency band and at a given time and a given altitude
  • FIG. 1 is a schematic representation of a device for calculating and/or monitoring the operation of a satellite positioning system of a vehicle in a geographical area according to the present application
  • FIG. 2 is a schematic representation of several possible flight plans of a vehicle crossing a geographical area
  • FIG. 3 is a representation of a power received from an interference source in the geographical area in a given frequency band and at a given time and a given altitude
  • FIG. 1 is a schematic representation of a device for calculating and/or monitoring the operation of a satellite positioning system of a vehicle in a geographical area according to the present
  • FIG. 4 is a representation of a power received from the interference source after application of the satellite antenna diagram on board the vehicle in the geographical area;
  • Figure 5 is a representation of the total noise power spectral density present in a particular receiver (after rejection, filtering, correlation%) with respect to three interference sources in the geographic area for three services of a satellite positioning system;
  • - part A is a representation of the estimated powers of the signals of the satellite positioning system received over time at a given spatial point in the geographic area and for a given service (e.g. L1 C/A);
  • - part B is a representation of the antenna gain applied to each satellite signal received by the satellite positioning system at the point located in the geographic area;
  • Figure 7 is a representation of the estimated capabilities of the satellite positioning system receiver with respect to three services and for the entire geographic area at a given time t and altitude;
  • Figure 8 is a schematic representation of a planned trajectory of the vehicle divided into a plurality of segments according to the estimated capabilities;
  • Figure 9 is a representation of a power received at the antenna of an interference source along a 4D trajectory crossing the geographic area;
  • Figure 10 is a representation of a power received at the antenna from the interference source along the 4D trajectory crossing the geographic area; and in Figure 1 1:
  • - part A is a representation of an estimated power of the satellite signals of a given service received at the antenna of a satellite positioning system of a vehicle moving along a 4D trajectory crossing the geographical area;
  • - part B is a representation of the antenna gains applied to each satellite signal received along the 4D trajectory crossing the geographic area;
  • - part C is a representation of the estimated post-antenna power of each GNSS system signal received along the 4D trajectory crossing the geographic area
  • Figure 1 illustrates a device 10 for calculating and/or monitoring the operation of a satellite positioning system for a vehicle in a geographic zone Z.
  • This device 10 is suitable for implementing a method of calculating and/or monitoring the operation of the satellite positioning system of the vehicle in the geographical zone Z.
  • the calculating and/or monitoring device 10 comprises an input module 20, a processing module 30 and an output module 40.
  • the operation of the satellite positioning system within the meaning of the present application can be described by one or more criteria, preferably at least two quantities, chosen from the integrity of this system, one or more capacities and one or more performances, these terms being defined below.
  • the integrity of the satellite positioning system is its ability to provide measurements (e.g. position, velocity, and/or time) on an output, associated with accuracy guarantees. Integrity can notably be defined as the capacity of the satellite positioning system to provide one or more geolocation data with a given level of confidence, the positioning system being able to optionally include the generation of an alert signal in the event of loss of integrity (invalid) or an integrity value exceeding an acceptable threshold. Reference may be made to the definition in Annex 10 to the Convention on International Civil Aviation, 8th edition, July 2023, Volume I, Supplement D, 3.3.1.
  • Integrity is for example described by a binary indicator (for example, validity or availability) or by a continuous indicator such as the level of confidence on each of the one or more geolocation data;
  • the one or more capabilities of the satellite positioning system include, but are not limited to: a) the first acquisition capability, without or with initialization, i.e. the ability of the positioning system to acquire (or equivalently to capture or detect or lock on to) for the first time a signal emitted by one or more satellites for a given GNSS service (e.g. GPS L1 C/A), in particular at the start of the operating system when no satellite signal has yet been captured, the possible initialization comprising the provision of assistance to the receiver to locate the satellite(s) to be searched for, for example an almanac and/or an approximate position of the satellite positioning system and/or a date-time; b) the re-acquisition capability, i.e.
  • the tracking capability i.e. the ability of the satellite positioning system to continuously track over time a satellite signal first captured on a detection date, despite any relative movement of the receiver in relation to the satellite and/or its terrestrial or aerial environment.
  • This capability may be unitary per satellite or consolidated in order to determine whether a PNT can be calculated and provided by the on-board GNSS receiver (for example if at least four satellites are actually tracked), and with what precision and integrity.
  • the PNT is obtained with a confidence level greater than a predetermined confidence threshold or a precision value less than a required threshold (for example the capacity of the satellite positioning system may be its capacity to provide a position with an integrity of less than 0.3 nm).
  • this capacity to provide a valid and integral PNT can be determined at the level of the on-board positioning system when it is implemented in combination with one or more additional positioning assistance sensors (such as inertial units (hybridization), Doppler sensors, radio navigation sensors).
  • the capabilities of the positioning system may each be characterized by an availability indicator, in particular by an availability indicator by respective capability, or by a quantitative global indicator, such as a discrete indicator defined between a minimum value and a maximum value, each discrete value indicating all of the available capabilities.
  • the global indicator is for example calculated on the basis of the capabilities calculated individually and/or a consolidation of the capabilities by satellite and/or by GNSS service.
  • the value 15 represented by the binary 0011 11
  • the first acquisition capacity with or without initialization, the tracking capacity with or without integrity, the re-acquisition capacity and the hybridization capacity each depend on the intrinsic characteristics of the satellite positioning system, in particular the design of its measurement chain, its sensitivity or robustness to a disruptive electromagnetic environment, the positioning of its antenna on a vehicle it equips, the characteristics of the interference sources (in particular the power and/or spectrum of a signal emitted by such a source and/or the position over time of this source) acting on the vehicle and the satellites whose signals are to be detected (constellation and/or services used by the receiver, transmission power per service and per satellite, position over time).
  • the re-acquisition capability may be unitary in that this capability may be indicated as available if at least one previously lost satellite can be reacquired.
  • This capability may also be an operational consolidation indicating that a satellite positioning system that has not provided valid PNT for a certain period of time has the capability at a given position and date (4D position) to reacquire the number of satellites missing to provide valid PNT (for example, if the receiver is now tracking only two satellites, the re-acquisition capability may be indicated as available when it is determined that the satellite positioning system is satellites will be able to reacquire at least two other missing satellites).
  • This capability may also be an operational consolidation indicating that a satellite positioning system that has not provided valid PNT for a certain period of time has the capability at a given position and date (4D position) to reacquire the number of satellites missing to provide valid PNT (for example, if the receiver is now tracking only two satellites, the re-acquisition capability may be indicated as available when it is determined that the satellite positioning system
  • the acquisition capacity can be considered individually per satellite and per GNSS service, but also as the capacity to acquire at least four satellites for a given service,
  • - tracking capability can be considered individually per satellite and per GNSS service, but also as the ability to track at least four satellites for a given service
  • - tracking capability with integrity can be considered as the ability to track at least five satellites for a given service or the ability of the GNSS receiver to provide valid and intact PNT.
  • the performance of the satellite positioning system is defined when it is capable of at least acquiring one signal.
  • the performance of the satellite positioning system may include, but is not limited to, an accuracy of each parameter of positioning, navigation and timing (or equivalently, time) (in English, “positioning, navigation and timing”, PNT) and/or an integrity radius associated with each parameter of the PNT and/or a speed of the measurement chain.
  • the speed of the measurement chain may in particular be characterized by a time required for a first acquisition or a re-acquisition of a satellite signal, these times depending on the interaction of the receiver with the satellite in a given environment including potential sources of interference, the uncertainty about the position and speed of the vehicle carrying the satellite positioning system, and/or the duration of loss of satellite signals, as well as by a response time of the system to a signal from its effective reception, which depends only on the intrinsic characteristics of the positioning system.
  • the accuracy of the PNT at a given position of the satellite positioning system is also a function of the intrinsic characteristics of the positioning system, the dynamics (in particular the attitude, roll and/or heading) of the vehicle carrying the satellite positioning system and the interaction of the satellite positioning system with its environment (including the satellites and any sources of interference).
  • the input module 20 and the output module 40 each comprise at least one communication interface allowing an exchange of information with a data processing device such as a server or a user interface UI for example.
  • the processing module 30 is for example in the form of one or more software programs stored in a memory and executable by one or more processors. Alternatively or in addition, the processing module 30 is at least partially in the form of a programmable logic circuit, such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) type circuit.
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • the method when the method is carried out in the form of one or more software programs, i.e. in the form of a computer program, also called a computer program product, it is also capable of being recorded on a medium, not shown, that is readable by a computer.
  • the computer-readable medium is, for example, a medium capable of storing electronic instructions and of being coupled to a bus of a computer system.
  • the readable medium is an optical disk, a magneto-optical disk, a ROM memory, a RAM memory, any type of non-volatile memory (for example FLASH or NVRAM) or a magnetic card.
  • a computer program comprising software instructions is then stored on the readable medium.
  • the calculation and/or monitoring device 10 allows the implementation of the method for calculating and/or monitoring the operation of the satellite positioning system of the vehicle in the geographical zone Z.
  • the geographical zone Z can be a fixed, extensible or mobile geographical zone. It can also be a corridor around a flight plan or a trajectory. In the following, when “in the vicinity of the geographical zone Z” is mentioned, it means an extended geographical zone including the geographical zone Z. This extended geographical zone can for example be defined by a border distant from the border delimiting the geographical zone Z by a predetermined distance.
  • the geographic area Z may be divided into a plurality of cells constituting a grid.
  • the grid may have a predefined resolution.
  • the method may perform a step for any point in the geographic area, the step may be performed, for each cell, on a point located in the cell, preferably at the center of the cell.
  • the geographic area may thus be rasterized.
  • the vehicle is provided with at least one satellite positioning system comprising a receiver, an antenna connected to the receiver and in some examples, one or more anti-interference robustness devices.
  • the receiver makes it possible to determine its position and/or its speed of movement, i.e. also the position of the vehicle and/or the speed of movement of the vehicle on the basis of GNSS signals that it receives from navigation satellites.
  • Each receiver may have its own characteristics and exploit one or more GNSS services.
  • the satellite positioning system further comprises one or more additional sensors for assistance with positioning such as inertial units, Doppler sensors, radio navigation, etc.
  • Navigation satellites are part of a GNSS system which can be a GPS, Galileo, Glonass, Beidou, SBAS system for example offering several services (for example L1 C/A, L2C) transmitted on different frequency bands.
  • GNSS system which can be a GPS, Galileo, Glonass, Beidou, SBAS system for example offering several services (for example L1 C/A, L2C) transmitted on different frequency bands.
  • the calculation and/or monitoring method comprises a step of acquiring spatial and temporal observation coordinates, the spatial observation coordinates being located in the geographic zone Z.
  • the observation spatial and temporal coordinates comprise an observation spatial coordinate defining a point in the geographic area and an observation temporal coordinate associated with the observation spatial coordinate defining an instant in time.
  • the observation spatial coordinates are three-dimensional coordinates.
  • the observation temporal coordinate among the acquired observation temporal coordinates occurring first in time and the observation temporal coordinate among the acquired observation temporal coordinates occurring last in time may define an observation time range.
  • the observation spatial coordinate may correspond to a position of the vehicle expected for an instant corresponding to the observation temporal coordinate associated with this observation spatial coordinate.
  • the observation time range can be defined by the user by entering a time point marking the start of the observation time range and a time point marking the end of the observation time range.
  • the user may be a driver of the vehicle, a member of the vehicle crew and/or a person in charge of journey planning (route, flight plan) or traffic safety (air, sea) for example.
  • journey planning route, flight plan
  • traffic safety air, sea
  • the calculation and/or monitoring method comprises a step of acquiring spatio-temporal coordinates of the satellites of the GNSS system for each observation time coordinate.
  • the spatio-temporal coordinates of the satellites can be acquired by retrieving them from a GNSS database BDGNSS where they have been previously deposited.
  • the spatio-temporal coordinates of the satellites can also be acquired by retrieving them from a memory of the receiver or a memory of the calculation and/or monitoring device 10 where they have been previously deposited.
  • the space-time coordinates of satellites can be, for example, almanac data or ephemeris data.
  • Almanac data and ephemeris data provide the position of navigation satellites in the sky at a given date, such as one of the observation time coordinates.
  • Ephemeris data provide more precise position data than almanac data.
  • Ephemeris data are typically stored in a database that is periodically updated to account for changes in satellite orbits.
  • the GNSS database BDGNSS may include a constellation management system collecting almanac data and/or ephemeris data.
  • the constellation management system may also monitor and/or record the levels of the received GNSS signals in order to deduce the powers emitted for each service by each satellite (calibration) and thus improve the accuracy of the predictions of the levels of the received GNSS signals in the geographical area Z.
  • the calculation and/or monitoring method and the calculation and/or monitoring device 10 can make the prediction for each constellation of visible and healthy satellites, of the distance/elevation/azimuth of each from any point in the geographic zone Z and during the entire desired observation time range.
  • the method can implement a step of calculating the distance and power of a signal received from each visible satellite at any point in the geographical zone Z and over the entire observation time range defined by using propagation models.
  • the method can implement a step of calculating the distance and power of a signal received (by GNSS service) from each visible satellite for each spatial and temporal observation coordinate.
  • These propagation models can take into account a loss of intensity of the GNSS signal during the propagation of the GNSS signal depending on the presence of a free space located between the receiver and the satellite and/or ionospheric propagation phenomena and/or masking by the terrain and/or masking by buildings.
  • the calculation and/or monitoring method comprises a step of acquiring spatial coordinates representative of known positions of interference sources of a signal of the GNSS system covering the geographical zone Z.
  • the spatial coordinates representative of known positions of interference sources can be acquired by retrieving them from a database where they have been previously deposited, such as an RFI BDRFI database. According to one possibility, the acquisition of the spatial coordinates representative of known positions of interference sources can be repeated at regular intervals.
  • the calculation and/or monitoring method may further comprise a step of acquiring the spectrum (central frequency, bandwidth) and the waveform and/or modulation type of the interference signal emitted by each known interference source and/or an average power of the interference signal emitted by each known interference source in the geographical area Z and/or a minimum power of the interference signal emitted by each known interference source in the geographical area Z and/or a maximum power of the interference signal emitted by each known interference source in the geographical area Z.
  • the spectrum, the waveform and the modulation type of the interference signal and/or the average power of the interference signal and/or the minimum power of the interference signal and/or the maximum power of the interference signal may be acquired by retrieving the latter from a database where it has/have been previously deposited, such as the RFI database BDRFI.
  • the RFI database BDRFI can be supplied by a system for detecting/locating/inventoring/characterizing interference sources.
  • the system for detecting/locating/inventoring/characterizing interference sources can be capable of collecting data from multiple observations (ground, air, space), by various means such as radars, flight recordings (commercial, freight), boats, preferably located near or in the geographical zone Z.
  • This system could for example be managed by an international organization (e.g. European Organization for Civil Aviation Equipment: EUROCAE, CNS).
  • EUROCAE European Organization for Civil Aviation Equipment
  • This system can be capable of analyzing and consolidating data from multiple observations filed on a network via artificial intelligence processing based on data from known interference sources stored in the RFI database and/or information sent back by the calculation and/or monitoring device 10 in order to generate/continuously update the RFI database.
  • This RFI database can be global or limited to a region and is directly exploited by the calculation and/or monitoring device 10.
  • the interference sources may be stationary and/or emit the interference signal continuously.
  • the interference sources may also be mobile and/or emit the interference signal intermittently and/or consist of different types of modulation and other dynamic characteristics.
  • the method may comprise a step of acquiring data representative of expected movements of the interference sources and/or data representative of the emission characteristics of the interference sources such as an expected emission chronology of the interference signal, a modulation of the interference signal and/or other dynamic characteristics.
  • Data representative of expected movements of interference sources and/or data representative of the emission characteristics of interference sources can be acquired by retrieving them from a database where they have been previously deposited, such as the RFI BDRFI database.
  • the step of acquiring spatial coordinates representative of known positions of interference sources may consist of acquiring spatial coordinates representative of known positions of interference sources potentially harmful to the geographical zone Z and the observation time range concerned. This step makes it possible to limit the memory size of the RFI BDRFI database and to perform calculations only on interference sources considered to be a risk for the safety of the journey.
  • the calculation and/or monitoring method may further comprise a step of obtaining a desired result in terms of probability.
  • the desired result in terms of probability may correspond to a worst case scenario, a best case scenario, an average case scenario, or a most likely scenario, for example.
  • the desired result in terms of probability may for example be obtained by a user input made using the user interface UI or by retrieving it from a database where it has been previously deposited.
  • the calculation and/or monitoring method may further comprise a step of obtaining a weather forecast for the geographical area Z and the observation time range.
  • the weather forecast may for example be obtained by retrieving it from a database where it has been previously deposited, such as a weather database.
  • the calculation and/or monitoring method comprises a step of acquiring data representative of the characteristics of the satellite positioning system. These characteristics include characteristics of the receiver and/or of the installed antenna and/or possibly of one or more additional sensors and/or of one or more anti-interference robustness devices.
  • the vehicle antenna characteristics may include an antenna pattern giving the gain for each azimuth/elevation.
  • this antenna pattern is representative of the antenna pattern after installation on the vehicle, so as to take into account gain variations induced by the movement of the vehicle due to a specific position of the positioning system on this vehicle.
  • the antenna pattern can take into account possible masking, or attenuations due to the vehicle, in particular to a plane of vehicle mass.
  • the installation of the antenna and the position of an aircraft wing relative to the satellite positioning system when it equips this aircraft can affect the antenna pattern compared to the antenna pattern obtained with this same satellite positioning system alone.
  • the characteristics of the satellite positioning receiver on board the vehicle may include in particular the mathematical model and/or the performance and precision of the receiver, the constellations, services and frequency bands used, the robustness to interference and/or the on-board protection devices, the RF bandwidth, the capacity thresholds (for example, satellite acquisition capacity for a C/No > 36 dB-Hz, tracking capacity for a C/No > 28 dB-Hz), the satellite acquisition and re-acquisition times.
  • the capacity thresholds for example, satellite acquisition capacity for a C/No > 36 dB-Hz, tracking capacity for a C/No > 28 dB-Hz
  • the characteristics of the satellite positioning system on board the vehicle may include in particular the performance and precision of one or more additional sensors, their possible participation in the development of the vehicle's PNT and their precision, in particular when certain capabilities of the GNSS receiver are lost (e.g. switching to Inertia or RadioNav mode when the position from the GNSS receiver is imprecise and/or not complete and/or invalid).
  • the data representative of characteristics of the satellite positioning system can be acquired by retrieving them from a database where they have been previously deposited, such as a database of known receivers BDRC and/or a database of known antennas BDAC.
  • the data representative of characteristics of the receiver and/or the antenna can also be acquired by retrieving them from a memory of the receiver.
  • the data representative of characteristics of the receiver and/or antenna may correspond to characteristics of a standard receiver and/or a standard antenna.
  • the data representative of characteristics of the receiver and/or antenna may correspond to characteristics of a type of receiver corresponding to the receiver actually installed in the vehicle and/or of a type of antenna corresponding to the antenna actually installed in the vehicle.
  • the calculation and/or monitoring method comprises a step of calculating the impact of each source of interference on the operation of the satellite positioning system for each spatial and temporal coordinate as a function of the spatial observation coordinate, the temporal observation coordinate corresponding to this spatial observation coordinate, the spatio-temporal coordinates of the satellites at the temporal observation coordinate, the spatio-temporal coordinates representative of the known positions at the temporal observation coordinate of the sources of interference. acquired and data representative of the characteristics of the satellite positioning system.
  • the result of the calculation of the impact of the interference sources may include, for all the sources cumulatively, the provision of one or more quantitative indicators of criteria representative of the operation of the positioning system, in particular one or more capacities such as the first acquisition capacity without or with initialization, the re-acquisition capacity, the tracking capacity without or with integrity, the hybridization capacity and/or one or more indicators of the system's performance, such as a precision of the PNT and/or an integrity radius, and/or a speed of the measurement chain.
  • one or more quantitative indicators of criteria representative of the operation of the positioning system in particular one or more capacities such as the first acquisition capacity without or with initialization, the re-acquisition capacity, the tracking capacity without or with integrity, the hybridization capacity and/or one or more indicators of the system's performance, such as a precision of the PNT and/or an integrity radius, and/or a speed of the measurement chain.
  • the result of the calculation of the impact of interference sources may also include the provision of an absolute or relative variation of one or more of these quantitative indicators of criteria representative of the operation of the positioning system in relation to a respective nominal or predetermined reference value.
  • the result of the calculation of the impact of interference sources for each spatial and temporal coordinate may be presented in the form of a multiplet comprising at least two different capacities, for example a multiplet (PA, P, RA, PI, NC) where PA is a binary indicator representative of the first acquisition capacity without initialization, P is a binary indicator of the tracking capacity with integrity, RA is a binary indicator of the re-acquisition capacity, PI is a binary indicator of the tracking capacity with integrity at the confidence level NC.
  • PA is a binary indicator representative of the first acquisition capacity without initialization
  • P is a binary indicator of the tracking capacity with integrity
  • RA is a binary indicator of the re-acquisition capacity
  • PI is a binary indicator of the tracking capacity with integrity at the confidence level NC.
  • the result of the calculation of the impact of interference sources may also be presented in the form of a numerical value for a given service, each bit of which represents a capacity (for example, the value 13 represented by the binary 0001 11 1 may indicate that the first four capacities are available), or in a unitary manner per satellite and per service (for example, in the form of a table of 32 GPS satellites service L1 C/A (columns) whose acquisition (A), re-acquisition (R), tracking (P) capacities are determined over the entire observation time range at a given position in the geographical area and/or along the 4D trajectory of the vehicle).
  • the impact calculation is made on the basis not only of characteristics extrinsic to the positioning system, such as the relative positions of the interference sources and the satellites, but also of characteristics intrinsic to the positioning system (for example the design of its measurement chain, as well as characteristics representative of the interaction between the positioning system and its direct environment, in particular the installation and position of the satellite positioning system and its antenna on the vehicle and the vehicle position and dynamics (including pitch, roll, heading, etc.) relative to satellites and interference sources, which have a significant impact on the operation of the system.
  • characteristics extrinsic to the positioning system such as the relative positions of the interference sources and the satellites
  • characteristics intrinsic to the positioning system for example the design of its measurement chain, as well as characteristics representative of the interaction between the positioning system and its direct environment, in particular the installation and position of the satellite positioning system and its antenna on the vehicle and the vehicle position and dynamics (including pitch, roll, heading, etc.) relative to satellites and interference sources, which have a significant impact on the operation of the system.
  • the impact calculation according to the invention therefore makes it possible to go well beyond the provision of a jamming map.
  • the step of calculating the impact of each source of interference on the operation of the satellite positioning system may thus include calculating the distances, elevations, and/or azimuth in order to determine the power received from each source of interference for each spatial and temporal observation coordinate, i.e. either at each position on the path determined for the estimated date on which the vehicle is located at this position, or at any point in the geographical zone Z and over the entire defined observation time range, using propagation models taking into account a loss during the propagation of the interference signal from this source of interference considering, where appropriate, the wavelength of the interference signal and/or the weather forecast for the geographical zone Z and/or terrain masking, as well as characteristics of the satellite positioning system.
  • the step of calculating the impact of each source of interference of the satellite positioning system may include calculating an estimated antenna gain, for example based on the calculated elevations and/or azimuths and vehicle attitudes.
  • the step of calculating an impact of each interference source on the operation of the satellite positioning system may be performed based on the desired outcome in terms of probability.
  • the step of calculating an impact of each interference source on the operation of the satellite positioning system may be based on the maximum power of the interference signal of the respective interference source, for example.
  • the step of calculating an impact of each interference source on the operation of the satellite positioning system may be based on the minimum power of the interference signal of the respective interference source, for example.
  • the step of calculating an impact of each interference source on the operation of the satellite positioning system may be based on the average and/or most likely power of the interference signal of the respective interference source, for example.
  • the calculation and/or monitoring method may further include the following steps: obtaining a planned trajectory TPR of the vehicle, the planned trajectory TPR connecting a starting position PD to a destination of the vehicle and comprising a departure date of the vehicle or the planned trajectory TPR connecting a current position PA of the vehicle to the destination of the vehicle and comprising a current date; and determining the spatial and temporal coordinates of observation lying on the planned trajectory TPR of the vehicle at an estimated date from the departure date of the vehicle or the current date and an estimated travel time for this spatial coordinate from the starting position of the vehicle or from the current position to this spatial coordinate.
  • the spatial coordinates defining the starting position PD, the current position PA of the vehicle and/or the destination can for example be acquired by a user input made using the user interface III. These spatial coordinates can also be acquired by retrieving them from a database where they have been previously deposited. These spatial coordinates can for example be retrieved from a database of the Air Traffic Services BDSCA from a flight plan (FPLN) previously deposited in the latter.
  • the spatial coordinates defining the current position PA of the vehicle can for example be acquired via the receiver.
  • the planned trajectory TPR may for example correspond to a previously defined or calculated vehicle path.
  • the planned trajectory TPR may for example be obtained by a user input made using the user interface IU or by retrieving it from a database where it has been previously deposited.
  • the planned trajectory TPR may be limited to a flight plan and for example be retrieved from the Air Traffic Services database BDSCA where it is stored as a deposited flight plan or be a precise trajectory linked to the carrier's capabilities from a trajectory calculator or an FMS (English: Flight Management System).
  • the calculation and/or monitoring method comprises a step of calculating an estimated arrival date for the planned trajectory TPR.
  • the estimated arrival date can be obtained by adding an estimated travel time to the departure date.
  • the estimated travel time can be estimated from previous travel times following the same route or a similar route traveled by other vehicles or from simulations taking into account, among other things, the properties of the vehicle or by retrieving it from the 4D trajectory.
  • the departure date and estimated arrival date can define the observation time range. According to one possibility, the departure date can be the date of entry into the geographical zone Z and the arrival date can be the date of exit from the geographical zone.
  • the calculation and/or monitoring method may comprise a step of determining several positions located on the planned trajectory TPR and, for each of these positions, determining an estimated date on which the vehicle is located at the respective position.
  • the dates and positions located on the planned trajectory may thus each constitute one of the spatial and temporary observation coordinates.
  • the estimated date on which the vehicle is located at the respective position may be estimated from previous travel times following the same route or a similar route traveled by other vehicles or from a calculator taking into account, among other things, the properties of the vehicle.
  • Positions on the TPR planned trajectory can be spaced equidistantly from each other.
  • the number of positions chosen allows a desired resolution to be defined.
  • the desired resolution can be defined by a user, for example by entering the desired resolution in the UI.
  • the desired resolution can be defined in terms of time period or distance. Two consecutive positions can be spaced 10 seconds apart or 0.2 nautical miles apart for example.
  • the mentioned method steps may be repeated, preferably repeated at regular intervals.
  • the mentioned method steps may for example be repeated when the vehicle has travelled part of its route.
  • the mentioned method steps may then be repeated taking into account the current position of the vehicle.
  • the planned trajectory TPR of the vehicle is obtained:
  • This process thus makes it possible to propose and/or classify different TPO trajectories or flight plans to an operator according to the impact of the sources of interference on the operation and in particular on the capacities and performances of the receiver and/or location system on board the respective trajectory in order to be able to select a planned TPR trajectory from the possible TPO trajectories.
  • the method allows the preparation of a flight plan (FPLN) taking into consideration the constraints of the presence of interference sources in the geographical zone Z and predictions of losses of receiver capacities during the flight according to the spatial configuration and the aircraft used.
  • FPLN flight plan
  • the trajectory recommended as TPR may correspond to the possible trajectory TPO with the lowest impact on the operation of the satellite positioning system.
  • the trajectory recommended as TPR may correspond to the possible trajectory TPO with an impact on the operation of the satellite positioning system below a predefined threshold (e.g. valid PNT, integrates with precision ⁇ 0.1 nm at 95%) and with minimal vehicle travel time and/or minimal vehicle fuel consumption.
  • the calculation of the impact of each source of interference on the operation of the satellite positioning system includes the calculation of the elevations, azimuths and distances of each satellite of the GNSS system at each of the spatial and temporal observation coordinates of the possible trajectory TPO and/or the planned trajectory TPR.
  • the method may further comprise a step of acquiring data representative of a category of the vehicle and/or a shape of the vehicle and/or a position of the antenna on the vehicle and/or movement characteristics of the vehicle (attitudes), the impact of each source of interference on the operation of the satellite positioning system at each of the spatial and temporal observation coordinates being calculated as a function of the antenna gain of the vehicle antenna estimated for each spatial and temporal observation coordinate, from the data representative of the category of the vehicle and/or the shape of the vehicle and/or the position of the antenna on the vehicle and/or a 3D orientation (attitudes) of the vehicle at this spatial and temporal observation coordinate on the basis of the data representative of the movement characteristics and dynamic performances of the vehicle.
  • vehicle category is meant the type of vehicle chosen for example between land vehicle, airplane, helicopter, drone, etc.
  • the method may further comprise a step of acquiring data representative of a topography of the geographic zone Z, the impact of each source of interference on the operation of the satellite positioning system at each of the spatial and temporal observation coordinates being further calculated as a function of data representative of a topography of the geographic zone Z.
  • the data representative of the topography of the geographical area Z can be acquired in a database called a DEM (Digital Elevation Model) database DEM.
  • the data representative of the topography of the geographical area Z can include data representative of obstacles such as buildings and data from a digital terrain model (DTM).
  • DTM digital terrain model
  • the data representative of the topography make it possible to evaluate masking and signal propagation losses, useful and harmful, such as GNSS signals or interference signals emitted by interference sources.
  • These databases are particularly useful for drone or naval applications, i.e. when the vehicle is a drone. or a boat. They are also useful in land and low-altitude flight applications.
  • the step of calculating the impact of each interference source on the operation of the receiver may include calculating the distances, elevations, and/or azimuth and the power received from each interference source for each spatial and temporal observation coordinate, i.e. either at each position on the path determined for the estimated date on which the vehicle is located at this position, or at any point in the geographical zone Z and over the entire defined observation time range, using precise propagation models also taking into account the loss during propagation of the interference signal from this interference source considering the topography of the terrain, by applying Fresnel equations for example.
  • the method may further comprise a step of acquiring data representative of air corridors located in the geographical zone Z, the possible trajectories TPO of the aircraft connecting either the starting position PD to the destination, or the current position PA to the destination, being further calculated from the data representative of the air corridors, the possible trajectories TPO essentially following the air corridors.
  • the possible trajectories TPO and/or the trajectory recommended as a planned trajectory TPR may comprise a plurality of waypoints PC1 to PC7 constituting different flight plans. These flight plans may coincide with the air corridors.
  • the starting position PD, the current position PA and/or the destination may constitute waypoints PC1 to PC7.
  • the waypoints PC1 to PC7 are represented by stars.
  • the geographic area Z may include a low disruption risk zone ZF, a medium disruption risk zone ZM and/or a high disruption risk zone ZE.
  • the planned trajectory TPR may be determined from four possible trajectories TPO. In the example given in Figure 2, the planned trajectory TPR chosen (PC1 - PC2 - PC3 - PC4) from the four possible trajectories TPO may cross the medium disruption risk zone ZM for a short time. Alternatively, the planned trajectory TPR may be chosen so as to remain in the low disruption risk zone ZF (PC1 - PC2 - PC3 - PC5), i.e. without crossing the medium disruption risk zone ZM or the high disruption risk zone ZE by making a more significant detour.
  • Representative data of air corridors can be acquired by retrieving them from a database where they have been previously deposited, such as an air corridor database.
  • the air corridor database may for example be a standard navigation database in a so-called ARINC 424 format.
  • the method may further comprise a step of dividing the planned trajectory TPR and/or the different trajectories TPO into a plurality of sections, and a step of determining, for each section, from the impact of each source of interference on the operation of the receiver at each of the spatial and temporal observation coordinates located on the respective section, whether the section is a section with a high disturbance forecast TPE or a section with a low disturbance forecast TPF or, where appropriate, a section with a medium disturbance forecast TPM.
  • the low TPF disturbance prediction may correspond to a high probability of receiver operation and/or a high probability of GNSS signal integrity, for example.
  • the high TPE disturbance prediction may correspond to a high probability of receiver malfunction and/or a high probability of GNSS PNT loss, for example.
  • the medium TPM disturbance prediction may correspond to a high probability of receiver performance degradation and/or a high probability of GNSS signal integrity loss, for example.
  • the method may further comprise a step of warning a driver (or pilot) of the vehicle and/or a crew of the vehicle when the current position of the vehicle approaches a section with a high TPE disturbance forecast or, where appropriate, a section with a medium TPM disturbance forecast.
  • the step of warning the driver may comprise a warning of a loss of integrity, capacity and/or performance of the vehicle receiver.
  • the warning step may include an alert to warn the pilot as the driver of the aircraft and/or the crew of the aircraft of an imminent exceedance of RNP (English: Required Navigation Performance) and/or of an imminent loss of receiver capabilities (for example 2 minutes before the loss of acquisition capability) and/or of an imminent switch to a navigation mode without using the satellite positioning system (English: coasting) in order to be able to anticipate and manage the failure of imminent loss of availability of the GNSS PNT with complete peace of mind and improve flight safety.
  • RNP Required Navigation Performance
  • an imminent loss of receiver capabilities for example 2 minutes before the loss of acquisition capability
  • satellite positioning system English: coasting
  • the method may further include a monitoring function of checking the operation of the satellite positioning system and/or signal-to-noise ratios, in real time or at regular time intervals, against the predictions.
  • the method may comprise a step of generating a message for updating a database of spatial and temporal coordinates for the purpose of updating the known positions of interference sources in the geographical zone Z.
  • this update message may comprise information indicating a disappearance of at least one source of interference and/or an attenuation of the interference signal of at least one source of interference at the observation date/time.
  • this update message may include information indicating an appearance of at least one interference source and/or an amplification of the interference signal of at least one interference source at the observation date/time.
  • the method monitors and compares in real time the measurements and the risks of disturbance and ensures a loopback to keep the RFI database up to date.
  • the disappearance of a predicted disturbance makes it possible to extrapolate a disappearance or attenuation of one of the known sources of interference.
  • the presence of a disturbance occurring without having been predicted makes it possible to extrapolate an appearance of a new source of interference or an amplification of one of the known sources of interference.
  • This information can then be transmitted so that a monitoring center can update the RFI database after cross-checking the different information received.
  • the method may further be characterized in that the geographic area Z is divided into a plurality of boxes constituting a grid, the grid preferably comprising a resolution, the spatial and temporal observation coordinates comprising a plurality of positions each located in one of the boxes constituting the grid, preferably located in the center of the box constituting the grid, the geographic area observed for the same instant in time.
  • the spatial and temporal observation coordinates all refer to the same instant of observation.
  • the plurality of boxes constituting the grid can be arranged in a three-dimensional manner.
  • the grid can for example comprise a bottom layer located at ground level and at least one elevated layer corresponding to a defined altitude such as for example a cruising altitude of an airliner.
  • the defined altitude can for example be defined by the user.
  • the user can enter the desired defined altitude in the user interface UI.
  • the resolution can be a predefined resolution or a user-defined resolution, for example by entering the desired resolution in the UI.
  • the spatial and temporal observation coordinates can either correspond to positions located on a path defined by a planned trajectory TPR and/or a possible trajectory TPO or to positions defining the grid.
  • the method may further comprise a step of determining the level of signals from the satellites of the GNSS system received for the service(s) used.
  • the step of determining the level of signals from the satellites of the positioning system may be carried out for all the acquired spatial and temporal observation coordinates, i.e. either for any position in the geographical zone Z and/or over the entire observation time range or for all the positions on the possible trajectories TPO and/or on the planned trajectory TPR and for all the dates corresponding to these positions.
  • the method may further comprise a step of displaying the level of signals from the satellites of the GNSS system received for a given position in the geographical zone during the defined observation duration and/or during the tracking of the trajectory. Such a graphical representation is given in FIG. 6A (defined point) and FIG. 11A (during the tracking of a trajectory) as an example.
  • the method may further comprise a step of determining the antenna gain of the receiver.
  • the determination of the antenna gain may take into account the characteristics of the installed vehicle antenna and/or the position of the vehicle antenna and/or the shape of the vehicle, with a view to possible masking of the antenna by the vehicle for example.
  • This determination step may further take into account the movement characteristics of the vehicle, such as maximum attitudes of the vehicle (e.g. roll, slope), when the vehicle is an aircraft for example.
  • this determination step may further take into account the estimated attitudes of the vehicle at each position observed during the tracking of the TPR and/or TPO trajectory.
  • the determination step may further take into account that the aircraft has a horizontal attitude, in which the antenna is located above the fuselage of the aircraft and takes a vertical orientation.
  • the step of determining the antenna gain can be carried out for all the acquired spatial and temporal observation coordinates, i.e. either for any position in the geographical zone Z and/or over the entire observation time range or for all the positions on the possible trajectories TPO and/or on the planned trajectory TPR and for all the dates corresponding to these positions.
  • the method can further comprise a step of displaying the antenna gain for a given position in the geographical zone during the defined observation duration and/or during the tracking of the trajectory. Such a graphical representation is given in FIG. 6B and FIG. 11B as an example.
  • the method may further comprise a step of determining the level of signals from the GNSS system satellites after the antenna received.
  • the determination of the level of signals after the antenna received may take into account the characteristics of the installed vehicle antenna and/or the position of the vehicle antenna and/or the shape of the vehicle, with a view to possible masking of the antenna by the vehicle for example.
  • This determination step may further take into account the movement characteristics of the vehicle, such as the maximum attitudes of the vehicle, when the vehicle is an aircraft for example.
  • the step of determining the level of signals after the antenna received from the GNSS system satellites may be carried out for all the acquired observation time coordinates, i.e.
  • the method may further comprise a step of displaying the level of signals after the antenna of the satellites of the GNSS system received for a given position in the geographical area during the defined observation duration and/or during the tracking of the trajectory.
  • a graphical representation is given in FIG. 6C and FIG. 11C as an example.
  • the method may further comprise a step of determining the level of interference signals received for each known interference source.
  • the step of determining the level of interference signals received may be performed for all acquired observation time coordinates, i.e. either for any position in the geographical zone Z and/or over the entire observation time range or for all positions on the possible trajectories TPO and/or on the planned trajectory TPR and for all dates corresponding to these positions.
  • the method may further comprise a step of displaying the level of interference signals received for a known interference source and/or for all interference sources in a particular GNSS frequency band in which a graphical representation of the level of received interference signals is displayed to the user for the defined observation time and/or during trajectory tracking.
  • a graphical representation is given in Figure 3 (for zone Z) and Figure 9 (along the trajectory) as an example.
  • the method may further comprise a step of determining the antenna gain of the receiver with respect to each of the interference sources.
  • the determination of the antenna gain may take into account the characteristics of the installed vehicle antenna and/or the position of the vehicle antenna and/or the shape of the vehicle, with a view to possible masking of the antenna by the vehicle for example.
  • This determination step may further take into account the movement characteristics of the vehicle, such as the maximum attitudes of the vehicle, when the vehicle is an aircraft for example.
  • this determination step may further take into account the estimated attitudes of the vehicle at each position observed during the tracking of the TPR and/or TPO trajectory.
  • the fuselage partially masks the interference signals coming from a position below the aircraft.
  • the step of determining the antenna gain applied to the interferences can be carried out for all the acquired spatial and temporal observation coordinates, i.e. either for any position in the geographical zone Z and/or over the entire observation time range or for all the positions on the possible trajectories TPO and/or on the planned trajectory TPR and for all the dates corresponding to these positions.
  • the method can further comprise a step of displaying the antenna gain and/or antenna diagram for a given position in the geographical zone during the defined observation duration and/or during the monitoring of the trajectory.
  • the method may further comprise a step of determining the level of the received post-antenna interference signals for each known interference source.
  • the determination of the level of received post-antenna interference signals may take into account the characteristics of the vehicle antenna and/or the position of the vehicle antenna and/or the shape of the vehicle, with a view to possible masking of the antenna by the vehicle for example during the observation period.
  • This determination step may further take into account the movement characteristics of the vehicle, such as a maximum attitude of the vehicle, when the vehicle is an aircraft for example.
  • the step of determining the level of the interference signals after the antenna may be carried out for all the acquired observation time coordinates, i.e. either for any position in the geographical zone Z and/or over the entire observation time range or for all the positions on the possible trajectories TPO and/or on the planned trajectory TPR and for all the dates corresponding to these positions.
  • the method may further comprise a step of displaying the level of received post-antenna interference signals for a known interference source in which a graphical representation of the level of received post-antenna interference signals is displayed to the user. Such a graphical representation is given in FIG. 4 (for zone Z) and FIG. 10 (along the trajectory) as an example.
  • the levels of the received post-antenna interference signals determined also make it possible to establish the destructive zones with respect to the vehicle receiver, for example based on the robustness of the receiver protection diodes.
  • the method may, following the step of determining the level of signals from the satellites of the GNSS system received and the step of determining the level of interference signals received for each known interference source, take into account characteristics of the receiver used which may further include: the service of the GNSS system used (for example GNSS L1 C/A, L5C, GALILIEO E1, SBAS), radiofrequency filtering of the receiver by frequency band, saturation/desaturation of an analog-to-digital converter (ADC) of the receiver, behavior and response time of an automatic gain control (AGC) of the receiver, the presence of an anti-interference device integrated into the receiver as well as the properties of such an anti-interference device, a processing gain linked to a spread of the spectrum during correlation by a spread code, a threshold for acquiring satellite signals from the receiver, a threshold for reacquiring satellite signals from the receiver, a threshold for tracking satellite signals from the receiver, a time acquisition and/or re-acquisition of satellite signals.
  • the service of the GNSS system used for example GNSS
  • the anti-interference device may be, for example, of the monoammonium phosphate type, of the band-stop filter type, of the anti-carrier wave type or of the adaptive gain type.
  • the properties of the anti-interference device may include a rejection gain of the anti-interference device.
  • the properties of the anti-interference device the service of the GNSS system used (L1, L2, L5) and the characteristics of the interference received after the antenna (waveform, spectral width, continuous/periodic), some interference will lose effectiveness (partial or total rejection).
  • the process gain can vary depending on the spectral shape of the interference signal (narrowband, wideband, carrier wave, chirp%), its type (Gaussian, AM/FM modulation%) and the service code of the GNSS system used (C/A, C).
  • the method may further comprise a step of developing the spectral sum of the interference sources with thermal noise and/or a step of determining a power spectral density for each service and/or frequency band of the GNSS system used or activated.
  • Figure 5 shows a table visualizing the residual power - after antenna and receiver processing - of the different interference sources received in the geographic area potentially affecting three services of a GNSS system (L1 C/A, L1 C, L5C).
  • the left column of the table represents the level of interference signals received after antenna at any point in the geographic area Z, each line of this column corresponding to a known interference.
  • the three columns on the right of the table each concern a level of the residual interference signal after antenna and after a step of signal filtering, anti-interference processing and correlation of the interference signal with the service of the respective GNSS system for each of the three services.
  • the first column among these three columns concerns the L1 C/A service
  • the second column among these three columns concerns the L1 C service
  • the third column that is to say the last column on the right, among these three columns concerns the L5 C service.
  • the first row relates to a first known interference
  • the second row relates to a second known interference
  • the third row relates to a third known interference.
  • the box at the top right of the table represents the residual power of the first interference after antenna, after filtering, after anti-interference treatment and after correlation for the L5C service.
  • the bottom row represents the sum of the different residual interference signals for each of the services.
  • the box to the left of the last row represents the sum of the residual powers of the 3 interferences after antenna, after filtering, after anti-interference treatment and after correlation for the L1 C/A service.
  • the method may further comprise a step of calculating the ratio between the level of each signal from the satellites of the GNSS system received after the antenna and the residual sum of the levels of interference signals received after the antenna, after filtering, after anti-interference processing and after correlation from each of the known interference sources.
  • This ratio may be called the signal-to-noise ratio.
  • This step may be calculated for all the acquired spatio-temporal observation coordinates, i.e. either for any point in the geographical zone Z and over the entire observed time range or for all the positions on the possible trajectories TPO and/or on the planned trajectory TPR and for all the dates corresponding to these positions.
  • the method may further include a display step in which a graphical representation of the signal-to-noise ratio for each satellite and each service is displayed to the user.
  • the method may, following the step of determining the signal/noise ratio, further comprise a step of determining a prediction of proper operation of the receiver. for each of the GNSS system services for all acquired spatio-temporal observation coordinates, i.e. either for any point in the geographical zone Z and over the entire observed time range, or for all positions on the possible trajectories TPO and/or on the planned trajectory TPR and for all dates corresponding to these positions.
  • the method may further comprise a step of displaying the proper functioning of the receiver and its capabilities and performances for each service used in which a graphical representation of the proper functioning of the respective service(s) is displayed to the user.
  • This graphical representation of the proper functioning may comprise multiple layers.
  • a first layer among the multiple layers may represent the tracking capability of the receiver
  • a second layer among the multiple layers may represent the tracking capability of the receiver with integrity
  • a third layer among the multiple layers may represent the re-acquisition capability
  • a fourth layer among the multiple layers may represent the satellite signal acquisition capability.
  • a graphical representation is given in FIG. 7 as an example for a zone Z.
  • graphical representation of the proper functioning may comprise different cursors, for example an altitude level and a date/time.
  • Graphical representation of receiver capabilities and performance can be displayed to the user on a map background.
  • the display stage may include the display of good operation along a 4D trajectory corresponding to a possible trajectory TPO and/or the planned trajectory TPR.
  • the capacities and performances along the 4D trajectory may be displayed to the user on a map background or on a horizontal view or on a vertical view or on a time line view.
  • This display stage makes it possible to present to the user a capacity view and performances of the receiver along and/or near the 4D trajectory.
  • An example of a display of capacities of a receiver for a given service along such a 4D trajectory on a map background is given in Figure 8.
  • the method may further include a step of calculating the impact of the present and future operation of the receiver on the on-board positioning system, in particular an estimator of the date or place at which the vehicle will lose its hybridization, will switch to inertial mode or navigate using another location sensor (Doppler, radio navigation). Similarly, the capabilities and performance of the location system can be displayed to the user.
  • Doppler radio navigation
  • the method may further comprise a step of displaying a representation of the capabilities and/or performances of the satellite positioning system around the 4D trajectory also giving its degree of latitude with respect to a modification of the planned trajectory TPR, or of the flight plan FPLN in the event of a potential diversion (weather, breakdown, etc.).
  • the method may further include a step of displaying the capabilities and/or performances of the present and future situation of a set or subset of vehicles operating in the monitored geographical zone Z, also enabling information sharing between different actors and assistance with air traffic management (ATM, UTM).
  • ATM air traffic management
  • the calculation and/or monitoring device 10 and the calculation and/or monitoring method 10 make it possible to improve the planning of a flight of any airplane or helicopter, to reduce the workload of pilots and/or air traffic management (pilots, ATM) and provide an improvement in air safety.
  • the calculation and/or monitoring device 10 and the calculation and/or monitoring method allow drone flight preparation with secure trajectory calculation with a PNT solution that is always available.
  • the calculation and/or monitoring device 10 can be subdivided into two entities:
  • an upstream entity that takes into account all the characteristics of the GNSS system, interference sources, topography of the geographic zone Z, obstacles in the geographic zone Z, the 4D trajectory, relief, obstacles and time.
  • the resulting data are generic or universal, and applicable to any user (antenna input).
  • the upstream entity and the downstream entity provide directly operational information via a geographical and temporal representation (present and future) of the impacts of interference sources on operation and in particular on the capacities and performances of the receiver and/or the positioning system adapted to each of the operators.
  • the calculation and/or monitoring device 10 and the calculation and/or monitoring method make it possible to provide a precise view of the present and future situation in terms of capacity and performance of the receiver and/or the positioning system along and around any trajectory of the vehicle or in the geographical zone Z and corresponding to the system/carrier used.
  • the calculation and/or monitoring device 10 and the calculation and/or monitoring method also make it possible to alert the crew of an aircraft in advance of any loss of PNT capacity or performance during the flight.
  • the calculation and/or monitoring device 10 and the calculation and/or monitoring method also make it possible to detect and inform any interference modification in order to allow an update of the RFI database.
  • the complete system thus allows multiple applications as previously explained and constitutes an asset for improving security, preventive information and decision-making/planning assistance.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de calcul et/ou de surveillance d'un fonctionnement d'un système de positionnement par satellites d'un véhicule dans une zone géographique comprenant les étapes suivantes : - acquisition de coordonnées spatiales et temporelles d'observation; - acquisition de coordonnées spatio-temporelles des satellites; - acquisition de caractéristiques et de coordonnées spatio-temporelles représentatives de positions connues de sources d'interférence; - acquisition de données représentatives de caractéristiques du système de positionnement par satellites; - calcul d'un impact des sources d'interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites pour chaque service et constellation du système GNSS et pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d'observation en fonction de la coordonnée spatiale d'observation, de la coordonnée temporelle d'observation, des coordonnées spatio-temporelles représentatives des positions connues des sources d'interférence.

Description

TITRE : Procédé de calcul et/ou de surveillance du fonctionnement d’un système de positionnement par satellites embarqué dans un véhicule, et dispositif et produit programme d’ordinateur associés
La présente invention concerne un procédé de calcul et/ou de surveillance du fonctionnement d’un système de positionnement par satellites embarqué dans un véhicule devant évoluer dans une zone géographique et dans une plage horaire.
La présente invention concerne également un produit programme d’ordinateur et un dispositif de calcul et/ou de surveillance associés.
Les véhicules de tous types, en particulier les véhicules aériens, terrestres ou navals sont équipés d’un système de positionnement dit par satellites car basé en général sur un récepteur de positionnement par satellites et d’une antenne. Ce système peut également être équipé d’autres senseurs additionnels d’aide au positionnement tels que des centrales inertielles, des senseurs Doppler, des radionavigation, etc. en cas de perte de capacité ou de performance du récepteur de positionnement par satellites. Le système de positionnement par satellites est un ensemble de composants reposant sur une constellation de satellites permettant de fournir à un utilisateur par l’intermédiaire des senseurs le constituant sa position 3D, sa vitesse 3D et l'heure. Le système de positionnement par satellites permet ainsi le positionnement, la navigation et la mesure du temps (Positionnement, Navigation, Temps : PNT) et constitue ainsi un système dit PNT. Dans le domaine de l’aviation civile, les récepteurs de positionnement par satellites sont essentiels à la sécurité des opérations, car ils permettent aux aéronefs d’avoir en permanence une géolocalisation, le temps et une capacité de navigation de façon précise et intègre avec une couverture globale et permanente.
Dans le domaine de l’aviation civile, les récepteurs de positionnement par satellites sont utilisés à tous les niveaux : par les aéronefs pour leur système de navigation, par les systèmes de communication, de navigation et de surveillance (CNS) de l'aviation, par la gestion du trafic aérien (en anglais : Air Trafic Management, ATM).
De même, l’usage de drones (anglais : Unmanned Aerial Vehicle, UAV) pourvus de récepteurs de positionnement par satellites est en constante augmentation. Ces drones exploitent largement le système de positionnement par satellites. Leurs applications sont de plus en plus nombreuses : livraison commerciale, support logistique en matière de surveillance, de sécurité ou de services d’urgence... et nécessite surveillance et contrôle par la gestion du trafic aérien des drones (anglais : UAV Traffic Management, UTM).
La faiblesse de ces récepteurs de positionnement par satellites est leur vulnérabilité aux interférences radiofréquences. En présence d’interférences, leur performance et leur capacité à fournir un PNT valide et intègre dépend de nombreux paramètres, tels que la qualité du récepteur lui-même, mais aussi des dispositifs de protection embarqués (ex. filtrage), la puissance et le nombre de signaux satellites et d’interférences reçues, les formes d’onde et les fréquences des interférences, le positionnement des émetteurs et la trajectoire 4D du véhicule.
Ces dernières années, les incidents de perturbation du système de positionnement par satellites dus à des sources d’interférence ont augmenté en flèche (en 2022, augmentation de plus de 2 000 % par rapport à 2018), la plupart affectant les vols en route.
L’existence de sources d’interférence (interférence radiofréquence ; anglais Radio Frequency Interference, RFI) comprenant des sources d’interférence involontaires et/ou des brouilleurs de protection intentionnels ont pour effet de dégrader les performances du système de positionnement par satellites, voire rendre indisponible certaines capacités des récepteurs utilisés, telles que l’acquisition, la poursuite, l’intégrité, le traitement bi- fréquences ou multi-constellations, l’utilisation d’un système d’augmentation (ABAS).... Ces sources d’interférence, notamment des brouilleurs de protection intentionnels peuvent être particulièrement nombreux à proximité de certaines zones de conflit par exemple.
Même si les avions peuvent voler en toute sécurité sans système de positionnement par satellites grâce aux senseurs additionnels, l'augmentation massive des sources d’interférence réduit rapidement l'efficacité de l'ensemble du système d'aviation, qui impose une charge de travail plus importante aux pilotes et aux contrôleurs aériens (vérification de localisation, suivi radar), et exige le maintien de services de communication, de navigation et de surveillance complémentaires pour répondre à des exigences plus strictes. 38,5 % du trafic européen en route passe par des régions touchées de façon intermittente mais régulière par les sources d’interférence présentant un risque potentiel pour la sécurité du vol.
En conséquence les sources d’interférence ont un impact direct et nuisible à l’encontre d’un monde aéronautique qui pourtant aspire sans cesse à garantir une meilleure sécurité.
On connaît du document WO 2015/065664 A1 un système permettant de générer une représentation visuelle de sources d'interférence nuisant au fonctionnement d’un système de positionnement par satellites. La représentation visuelle peut comprendre une carte recouverte d'indicateurs visuels indiquant un emplacement et une amplitude de l'interférence.
Toutefois, le système connu ne permet pas de déterminer l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement d’un récepteur par satellites particulier et sur le système de positionnement embarqué, ni l’impact sur les performances et capacités de ce dernier dans un véhicule devant évoluer dans une zone géographique définie et à différents niveaux d’altitude. Le système connu ne permet pas non plus de déterminer l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement d’un récepteur par satellites à une date et heure précise. Ainsi, le système ne permet pas de prédire ni d’estimer les risques de mauvais fonctionnement du récepteur de positionnement par satellites embarqué lorsque le véhicule se situe à des positions précises dans la zone géographique à un instant précis. De même, le système connu ne permet pas non plus de déterminer l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement d’un système de positionnement par satellites embarqué dans un véhicule devant suivre un plan de vol ou un trajet particulier à une date et heure précise. Enfin, un tel système ne permet pas de réduire les risques de mauvais fonctionnement en proposant un plan de vol ou un trajet 4D assurant un bon fonctionnement du système de positionnement par satellites embarqué.
Le but de l’invention est alors de proposer un procédé de calcul et/ou de surveillance permettant de prédire ou de réduire les risques de mauvais fonctionnement du système de positionnement par satellites utilisé lorsque le véhicule doit évoluer dans une zone géographique, à diverses altitudes et dans une plage horaire données, notamment lorsque le véhicule doit suivre un trajet 4D planifié traversant la zone géographique.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de calcul et/ou de surveillance d’un fonctionnement d’un système de positionnement par satellites d’un véhicule dans une zone géographique, le fonctionnement dudit système de positionnement incluant une intégrité, des capacités et des performances de ce système, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- acquisition de coordonnées spatiales et temporelles d’observation, les coordonnées spatiales d’observation se situant dans la zone géographique ;
- acquisition de coordonnées spatio-temporelles des satellites d’un système GNSS pour chaque coordonnée temporelle d’observation ;
- acquisition de caractéristiques et de coordonnées spatio-temporelles représentatives de positions connues de sources d’interférence d’un signal du système GNSS, se situant dans ou à proximité de la zone géographique;
- acquisition de données représentatives de caractéristiques du système de positionnement par satellites ;
- calcul d’un impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites pour chaque service et constellation du système GNSS et pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation en fonction de la coordonnée spatiale d’observation, de la coordonnée temporelle d’observation correspondant à cette coordonnée spatiale d’observation, des coordonnées spatio-temporelles des satellites du système GNSS à la coordonnée temporelle d’observation, des coordonnées spatio- temporelles représentatives des positions connues des sources d’interférence à la coordonnée temporelle d’observation et des données représentatives de caractéristiques du système de positionnement par satellites.
Le procédé selon l’invention permet ainsi, pour un trajet défini dans l’espace et le temps, de déterminer précisément l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement et les performances du système de positionnement par satellites au cours du temps d’un véhicule évoluant dans la zone géographique. Ainsi, le procédé selon l’invention permet de prédire ou de réduire les risques de mauvais fonctionnement du système de positionnement par satellites de façon précise lorsque le véhicule suit le trajet planifié.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé de calcul et/ou de surveillance comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le résultat du calcul d’un impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites comprend au moins un indicateur quantitatif représentatif d’au moins deux capacités et/ou performances choisies parmi une capacité de première acquisition sans initialisation, une capacité de première acquisition avec initialisation, une capacité de ré-acquisition, une capacité de poursuite sans intégrité, une capacité de poursuite avec intégrité, une capacité d’hybridation, une précision du PNT et un rayon d’intégrité ;
- le procédé comporte en outre les étapes suivantes :
- obtention d’une trajectoire planifiée du véhicule, la trajectoire planifiée reliant une position de départ à une destination du véhicule et comportant une date de départ du véhicule ou la trajectoire planifiée reliant une position actuelle du véhicule à la destination du véhicule et comportant une date actuelle ; et
- détermination des coordonnées spatiales et temporelles d’observation se situant sur la trajectoire planifiée du véhicule à une date estimée à partir de la date de départ du véhicule ou de la date actuelle et d’un temps de trajet estimé pour cette coordonnée spatiale depuis la position de départ du véhicule ou depuis la position actuelle vers cette coordonnée spatiale.
- la trajectoire planifiée du véhicule est obtenue :
- en calculant plusieurs trajectoires possibles du véhicule reliant, soit la position de départ à la destination, soit la position actuelle à la destination ;
- en déterminant des coordonnées spatiales et temporelles d’observation se situant sur plusieurs trajectoires possibles du véhicule à une date estimée à partir de la date de départ du véhicule ou de la date actuelle et d’un temps de trajet estimé pour cette coordonnée spatiale d’observation et cette trajectoire possible depuis la position de départ du véhicule ou depuis la position actuelle vers cette coordonnée spatiale d’observation;
- en acquérant les coordonnées spatio-temporelles des satellites du système GNSS pour chaque coordonnée temporelle d’observation de chaque trajectoire possible ;
- en calculant, pour chaque trajectoire possible, l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation en fonction de la coordonnée spatiale d’observation, de la coordonnée temporelle d’observation associée à cette coordonnée spatiale d’observation, des coordonnées spatio-temporelles des satellites du système GNSS à la coordonnée temporelle d’observation, des coordonnées spatio-temporelles représentatives de positions connues des sources d’interférence et des données représentatives de caractéristiques du système de positionnement par satellites;
- en déterminant la trajectoire planifiée parmi les trajectoires possibles en fonction de l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation située sur la trajectoire possible ;
- pour chaque trajectoire possible et/ou pour la trajectoire planifiée ou pour tout point de la zone géographique, le calcul de l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites comporte le calcul des distances, des élévations et des azimuts de chaque interférence et de chaque satellite du système GNSS à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation de la trajectoire possible et/ou de la trajectoire planifiée et/ou de la zone géographique ;
- le procédé comporte en outre l’étape suivante :
- acquisition de données représentatives d’une catégorie du véhicule et/ou d’une forme du véhicule et/ou d’une position de l’antenne sur le véhicule et/ou de caractéristiques de mouvement du véhicule ;
- ledit impact sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation est calculé en fonction d’un gain d’antenne de l’antenne du véhicule estimé pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation, à partir des données représentatives de la catégorie du véhicule et/ou de la forme du véhicule et/ou de la position de l’antenne sur le véhicule et/ou d’une orientation du véhicule à cette coordonnée spatiale et temporelle d’observation estimée sur la base des données représentatives des caractéristiques de mouvement ;
- le procédé comporte en outre l’étape suivante :
- acquisition de données représentatives d’une topographie et d’obstacles de la zone géographique ;
- ledit impact sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnée spatiale et temporelle d’observation est en outre calculé en fonction de données représentatives d’une topographie de la zone géographique ;
- le véhicule étant un aéronef, le procédé étant caractérisé par l’étape suivante :
- acquisition de données représentatives de couloirs aériens se situant dans la zone géographique ;
- les trajectoires possibles de l’aéronef reliant, soit la position de départ à la destination, soit la position actuelle à la destination, sont en outre calculées à partir des données représentatives des couloirs aériens, les trajectoires possibles suivant essentiellement les couloirs aériens ;
- l’acquisition des coordonnées spatiales représentatives de positions connues de sources d’interférence est répétée à intervalles réguliers ;
- le procédé comporte en outre l’étape suivante :
- division de la trajectoire planifiée en une pluralité de tronçons déterminés en fonction de l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation situées sur le tronçon respectif notamment si le tronçon est un tronçon avec une prévision de perturbation élevée ou un tronçon avec une prévision de perturbation faible ;
- le procédé comporte en outre l’étape suivante :
- avertissement d’un conducteur et/ou d’un équipage du véhicule lorsque la position actuelle du véhicule s’approche d’un tronçon avec la prévision de perturbation élevée, et/ou en cas de perte de capacité et/ou dégradation de performance ;
- le procédé comporte en outre les étapes suivantes :
- vérification d’un bon fonctionnement, des performances et des capacités du système de positionnement du véhicule à intervalles de temps réguliers vis-à- vis des prédictions;
- si l’écart vis-à-vis des prédictions est supérieur à un seuil, génération d’un message de mise à jour d’une base de données des coordonnées spatiales représentatives des positions connues de sources d’interférence dans la zone géographique.
- la zone géographique est divisée en une pluralité de cases constituant une grille, la grille comportant de préférence une résolution prédéfinie, les coordonnées spatiales et temporelles d’observation comportant une pluralité de positions chacune située dans une des cases constituant la grille, de préférence située dans le centre de la case constituant la grille, la zone géographique observées pour un même instant dans le temps, les coordonnées spatiales et temporelles d’observation se référant toutes à un même instant d’observation.
L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre le procédé de calcul et/ou de surveillance, tel que défini précédemment.
L’invention concerne également un dispositif de calcul et/ou de surveillance d’un fonctionnement d’un système de positionnement par satellites d’un véhicule dans une zone géographique, comprenant des moyens techniques adaptés pour mettre en œuvre le procédé de calcul et/ou de surveillance, tel que défini précédemment.
L’invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif de calcul et/ou de surveillance d’un fonctionnement d’un système de positionnement par satellites d’un véhicule dans une zone géographique selon la présente demande ; la figure 2 est une représentation schématique de plusieurs plans de vol possibles d’un véhicule traversant une zone géographique ; la figure 3 est une représentation d’une puissance reçue d’une source d’interférence dans la zone géographique dans une bande de fréquence donnée et à un instant donné et une altitude donnée; la figure 4 est une représentation d’une puissance reçue de la source d’interférence après application du diagramme d’antenne satellite embarquée sur le véhicule dans la zone géographique ; la figure 5 est une représentation de la densité spectrale de puissance totale de bruit présente dans un récepteur particulier (après réjection, filtrage, corrélation...) vis-à-vis de trois sources d’interférence dans la zone géographique pour trois services d’un système de positionnement par satellites ; dans la figure 6 : - la partie A est une représentation des puissances estimées des signaux du système de positionnement par satellites reçus au cours du temps à un point spatial donné de la zone géographique et pour un service donné (ex. L1 C/A);
- la partie B est une représentation du gain d’antenne appliqué à chaque signal satellite reçu par le système de positionnement par satellites au point se situant dans la zone géographique ;
- la partie C est une représentation de la puissance estimée après antenne de chaque signal reçu par le système de positionnement par satellites au point se situant dans la zone géographique ; la figure 7 est une représentation des capacités estimées du récepteur du système de positionnement par satellites vis-à-vis de trois services et pour toute la zone géographique à un instant t et une altitude donnée; la figure 8 est une représentation schématique d’une trajectoire planifiée du véhicule divisée en une pluralité de tronçons selon les capacités estimées ; la figure 9 est une représentation d’une puissance reçue à l’antenne d’une source d’interférence le long d’une trajectoire 4D traversant la zone géographique ; la figure 10 est une représentation d’une puissance après antenne reçue de la source d’interférence le long de la trajectoire 4D traversant la zone géographique ; et dans la figure 1 1 :
- la partie A est une représentation d’une puissance estimée des signaux satellites d’un service donné reçus à l’antenne d’un système de positionnement par satellites d’un véhicule évoluant le long d’une trajectoire 4D traversant la zone géographique ;
- la partie B est une représentation des gains d’antenne appliqués à chaque signal satellite reçu le long de la trajectoire 4D traversant la zone géographique ;
- la partie C est une représentation de la puissance estimée après antenne de chaque signal du système GNSS reçu le long de la trajectoire 4D traversant la zone géographique,
La figure 1 illustre un dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 d’un fonctionnement d’un système de positionnement par satellites d’un véhicule dans une zone géographique Z.
Ce dispositif 10 est apte pour la mise en œuvre d’un procédé de calcul et/ou de surveillance du fonctionnement du système de positionnement par satellites du véhicule dans la zone géographique Z. Le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 comprend un module d’entrée 20, un module de traitement 30 et un module de sortie 40.
Le fonctionnement du système de positionnement par satellites au sens de la présente demande peut être décrit par un ou plusieurs critères, de préférence au moins deux grandeurs, choisis parmi l’intégrité de ce système, une ou plusieurs capacités et une ou plusieurs performances, ces termes étant définis décrits ci-après.
L’intégrité du système de positionnement par satellites est son aptitude à fournir des mesures (par exemple de position, de vitesse, et/ou de temps) sur une sortie, associées avec des garanties de précision. L’intégrité peut notamment être définie comme la capacité du système de positionnement par satellites à fournir une ou plusieurs données de géolocalisation avec un niveau de confiance donné, le système de positionnement pouvant optionnellement comprendre la génération d’un signal d’alerte en cas de perte d’intégrité (invalide) ou d’une valeur d’intégrité dépassant un seuil acceptable. On pourra se référer à la définition de l’annexe 10 à la convention relative à l’aviation civile internationale, 8ème édition, juillet 2023, volume I, supplément D, 3.3.1 .
L’intégrité est par exemple décrite par un indicateur binaire (par exemple, validité ou disponibilité) ou encore par un indicateur continu tel que le niveau de confiance sur chacune de l’une ou plusieurs données de géolocalisation ;
Les une ou plusieurs capacités du système de positionnement par satellites comprennent de manière non limitative : a) la capacité de première acquisition, sans ou avec initialisation, c’est-à-dire la capacité du système de positionnement à acquérir (ou équivalemment à capter ou détecter ou accrocher) pour la première fois un signal émis par un ou plusieurs satellites pour un service GNSS donné (par exemple GPS L1 C/A), notamment au démarrage du système de fonctionnement alors qu’aucun signal satellitaire n’a été encore capté, l’initialisation éventuelle comprenant la fourniture d’une aide au récepteur pour localiser le ou les satellites à rechercher, par exemple un almanach et/ou une position approximative du système de positionnement par satellites et/ou une date-heure ; b) la capacité de ré-acquisition, c’est-à-dire la capacité du système de positionnement par satellites à retrouver un signal satellitaire capté une première fois à une date de détection et perdu à une date de perte ultérieure à la date de détection ; c) la capacité de poursuite, sans ou avec intégrité, c’est-à-dire la capacité du système de positionnement par satellites à poursuivre continûment dans le temps un signal satellitaire capté une première fois à une date de détection, et ce malgré un éventuel mouvement relatif du récepteur par rapport au satellite et/ou à son environnement terrestre ou aérien. Cette capacité peut être unitaire par satellite ou consolidée afin de déterminer si un PNT peut être calculé et fourni par le récepteur GNSS embarqué (par exemple si au moins quatre satellites sont effectivement poursuivis), et avec quelle précision et intégrité. Dans le cas « avec intégrité », il est entendu que le PNT est obtenu avec un niveau de confiance supérieur à un seuil de confiance prédéterminé ou une valeur de précision inférieure à un seuil requis (à titre d’exemple la capacité du système de positionnement par satellites peut être sa capacité à fournir une position avec une intégrité inférieure à 0,3 nm). De manière avantageuse, cette capacité à fournir un PNT valide et intègre peut être déterminée au niveau du système de positionnement embarqué lorsqu’il est mis en œuvre en combinaison avec un ou plusieurs senseurs additionnels d’aide au positionnement (tels que des centrales inertielles (hybridation), des senseurs Doppler, des senseurs de radionavigation).
Les capacités du système de positionnement peuvent être chacune caractérisée par un indicateur de disponibilité, notamment par un indicateur de disponibilité par capacité respective, ou par un indicateur global quantitatif, tel qu’un indicateur discret défini entre une valeur minimale et une valeur maximale, chaque valeur discrète indiquant l’ensemble des capacités disponibles. L’indicateur global est par exemple calculé sur la base des capacités calculées unitairement et/ou d’une consolidation des capacités par satellite et/ou par service GNSS. A titre d’exemple non limitatif, la valeur 15 (représentée par le binaire 0011 11 ) peut indiquer que seules les capacités de poursuite avec ou sans intégrité, éventuellement avec hybridation et de ré-acquisition sont disponibles mais que les capacités de première acquisition avec ou sans initialisation sont indisponibles à cette position et à cette date pour le système de positionnement par satellites considéré.
La capacité de première acquisition avec ou sans initialisation, la capacité de poursuite avec ou sans intégrité, la capacité de ré-acquisition et la capacité d’hybridation dépendent chacune des caractéristiques intrinsèques du système de positionnement par satellites, notamment de la conception de sa chaîne de mesure, de sa sensibilité ou de sa robustesse à un environnement électromagnétique perturbateur, du positionnement de son antenne sur un véhicule qu’il équipe, des caractéristiques des sources d’interférences (notamment d’une puissance et/ou d’un spectre d’un signal émis par une telle source et/ou de la position au cours du temps de cette source) agissant sur le véhicule et des satellites dont les signaux sont à détecter (constellation et/ou services utilisés par le récepteur, puissance d’émission par service et par satellite, position au cours du temps).
La capacité de ré-acquisition peut être unitaire en ce sens que cette capacité peut être indiquée comme disponible si au moins un satellite précédemment perdu peut être réacquis. Cette capacité peut aussi être une consolidation opérationnelle indiquant qu’un système de positionnement par satellites ne fournissant pas de PNT valide depuis un certain temps a la capacité à une position et une date considérées (position 4D) de réacquérir le nombre de satellites manquant pour fournir un PNT valide (à titre d’exemple, si le récepteur ne poursuit plus que deux satellites, la capacité de ré-acquisition pourra être indiquée comme disponible lorsqu’il sera déterminé que le système de positionnement par satellites sera en mesure de réacquérir au moins deux autres satellites manquants). De manière analogue,
- la capacité d’acquisition peut être considérée unitairement par satellite et par service GNSS, mais aussi comme la capacité d’acquérir au moins quatre satellites pour un service donné,
- la capacité de poursuite peut être considérée unitairement par satellite et par service GNSS, mais aussi comme la capacité à poursuivre au moins quatre satellites pour un service donné
- la capacité de poursuite avec intégrité peut être considérée comme la capacité à poursuivre au moins cinq satellites pour un service donné ou la capacité du récepteur GNSS à fournir un PNT valide et intègre.
Les performances du système de positionnement par satellites sont définies lorsque celui-ci est en capacité au moins d’acquérir un signal.
Les performances du système de positionnement par satellites peuvent comprendre de manière non limitative, une précision de chaque paramètre du positionnement, de la navigation et de la synchronisation (ou équivalemment, du temps) (en anglais, « positioning, navigation and timing », PNT) et/ou un rayon d’intégrité associé à chaque paramètre du PNT et/ou une rapidité de la chaîne de mesure.
La rapidité de la chaîne de mesure peut notamment être caractérisée par un temps nécessaire à une première acquisition ou à une ré-acquisition d’un signal satellitaire, ces temps dépendant de l’interaction du récepteur avec le satellite dans un environnement donné comprenant de potentielles sources d’interférences, de l’incertitude sur la position et la vitesse du véhicule porteur du système de positionnement par satellites, et/ou de la durée de perte des signaux satellitaires, ainsi que par un temps de réponse du système à un signal à partir de sa réception effective, qui ne dépend que des caractéristiques intrinsèques du système de positionnement.
La précision du PNT à une position donnée du système de positionnement par satellites est, elle aussi, fonction des caractéristiques intrinsèques du système de positionnement, de la dynamique (notamment de l’assiette, du roulis et/ou du cap) du véhicule porteur du système de positionnement par satellites et de l’interaction du système de positionnement par satellites avec son environnement (incluant les satellites et les éventuelles sources d’interférences).
Le module d’entrée 20 et le module de sortie 40 comportent chacun au moins une interface de communication permettant un échange d’informations avec un dispositif de traitement de données tel qu’un serveur ou une interface utilisateur IU par exemple. Le module de traitement 30 se présente par exemple sous la forme d’un et de plusieurs logiciels stockés dans une mémoire et exécutables par un ou plusieurs processeurs. En variante ou en complément, le module de traitement 30 se présente au moins partiellement sous la forme d’un circuit logique programmable, tel qu’un circuit de type FPGA (de l’anglais « Field-Programmable Gate Array »).
En variante, lorsque le procédé est réalisé sous forme d’un ou plusieurs logiciels, c’est-à-dire sous forme d’un programme d’ordinateur, également appelé produit programme d’ordinateur, il est en outre apte à être enregistré sur un support, non représenté, lisible par ordinateur. Le support lisible par ordinateur est par exemple un medium apte à mémoriser des instructions électroniques et à être couplé à un bus d’un système informatique. A titre d’exemple, le support lisible est un disque optique, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, tout type de mémoire non-volatile (par exemple FLASH ou NVRAM) ou une carte magnétique. Sur le support lisible est alors mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions logicielles.
Le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 permet la mise en œuvre du procédé de calcul et/ou de surveillance du fonctionnement du système de positionnement par satellites du véhicule dans la zone géographique Z. La zone géographique Z peut être une zone géographique fixe, extensible ou mobile. Elle peut être également un couloir autour d’un plan de vol ou d’une trajectoire. Dans la suite, lorsqu’on mentionne « à proximité de la zone géographique Z », on entend une zone géographique élargie incluant la zone géographique Z. Cette zone géographique élargie peut par exemple être définie par une frontière éloignée de la frontière délimitant la zone géographique Z d’une distance prédéterminée.
La zone géographique Z peut être divisée en une pluralité de cases constituant une grille. La grille peut comporter une résolution prédéfinie. Lorsque le procédé effectue une étape pour tout point de la zone géographique, l’étape peut être effectuée, pour chaque case, sur un point se situant dans la case, de préférence au centre de la case. La zone géographique peut ainsi être rastérisée.
Le véhicule est pourvu d’au moins un système de positionnement par satellites comprenant un récepteur, une antenne reliée au récepteur et dans certains exemples, un ou plusieurs dispositifs de robustesse anti-interférences. Le récepteur permet de déterminer sa position et/ou sa vitesse de déplacement, c’est-à-dire aussi la position du véhicule et/ou la vitesse de déplacement du véhicule sur la base de signaux GNSS qu’il reçoit de satellites de navigation. Chaque récepteur peut avoir ses propres caractéristiques et exploiter un ou plusieurs services GNSS. Dans certains exemples, le système de positionnement par satellites comprend en outre un ou plusieurs senseurs additionnels d’aide au positionnement tels que des centrales inertielles, des senseurs Doppler, de radionavigation, etc.
Les satellites de navigation font partie d’un système GNSS qui peut être un système GPS, Galileo, Glonass, Beidou, SBAS par exemple offrant plusieurs services (à titre d’exemple L1 C/A, L2C) émis sur différentes bandes de fréquences.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance comprend une étape d’acquisition de coordonnées spatiales et temporelles d’observation, les coordonnées spatiales d’observation se situant dans la zone géographique Z.
Les coordonnées spatiales et temporelles d’observation comportent une coordonnée spatiale d’observation définissant un point dans la zone géographique et une coordonnée temporelle d’observation associée à la coordonnée spatiale d’observation définissant un instant dans le temps. De préférence, les coordonnées spatiales d’observation sont des coordonnées tridimensionnelles. La coordonnée temporelle d’observation parmi les coordonnées temporelles d’observation acquises intervenant en premier dans le temps et la coordonnée temporelle d’observation parmi les coordonnées temporelles d’observation acquises intervenant en dernier dans le temps peuvent définir une plage temporelle d’observation. La coordonnée spatiale d’observation peut correspondre à une position du véhicule prévue pour un instant correspondant à la coordonnée temporelle d’observation associée à cette coordonnée spatiale d’observation.
De façon alternative, la place temporelle d’observation peut être définie par l’utilisateur en entrant un instant marquant le début de la plage temporelle d’observation et un instant marquant la fin de la plage temporelle d’observation.
L’utilisateur peut être un conducteur du véhicule, un membre de l’équipage du véhicule et/ou une personne en charge de la planification du trajet (route, plan de vol) ou de la sécurité de la circulation (aérienne, navale) par exemple.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance comprend une étape d’acquisition de coordonnées spatio-temporelles des satellites du système GNSS pour chaque coordonnée temporelle d’observation. Les coordonnées spatio-temporelles des satellites peuvent être acquises en récupérant celles-ci dans une base de données GNSS BDGNSS où elles ont été préalablement déposées. Les coordonnées spatio-temporelles des satellites peuvent également être acquises en récupérant celles-ci dans une mémoire du récepteur ou une mémoire du dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 où elles ont été préalablement déposées.
Les coordonnées spatio-temporelles des satellites peuvent par exemple être des données d’almanach ou des données d’éphémérides. Les données d'almanach et les données d’éphémérides fournissent la position des satellites de navigation dans le ciel à une date donnée, comme par exemple une parmi les coordonnées temporelles d’observation. Les données d'éphémérides fournissent des données de position plus précises que les données d’almanach. Les données d'éphémérides sont en général stockées dans une base de données actualisée périodiquement pour tenir compte de changements affectant l'orbite des satellites.
La base de données GNSS BDGNSS peut comporter un système de gestion des constellations collectant les données d’almanach et/ou les données éphémérides. Le système de gestion des constellations peut également surveiller et/ou enregistrer les niveaux des signaux GNSS reçus afin d’en déduire les puissances émises pour chaque service par chaque satellite (calibration) et ainsi améliorer la précision des prédictions des niveaux des signaux GNSS reçus dans la zone géographique Z.
A partir des données almanachs et/ou éphémérides, le procédé de calcul et/ou de surveillance et le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 peuvent réaliser la prévision pour chaque constellation des satellites visibles et en bonne santé, des distance/élévation/azimut de chacun à partir de tout point de la zone géographique Z et pendant tout la plage temporelle d’observation souhaitée.
Grâce à la détermination de la position des satellites visibles, et, le cas échéant, des mesures réalisées pouvant servir de calibration, le procédé peut mettre en œuvre une étape de calcul de la distance et de la puissance d’un signal reçu de chaque satellite visible en tout point de la zone géographique Z et sur toute la plage temporelle d’observation définie en utilisant des modèles de propagation. En particulier, le procédé peut mettre en œuvre une étape de calcul de la distance et de la puissance d’un signal reçu (par service GNSS) de chaque satellite visible pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation. Ces modèles de propagation peuvent tenir compte d’une perte d’intensité du signal GNSS pendant la propagation du signal GNSS en fonction de la présence d’un espace libre situé entre le récepteur et le satellite et/ou de phénomènes de propagation ionosphérique et/ou de masquage par le terrain et/ou de masquage par des bâtiments.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance comprend une étape d’acquisition de coordonnées spatiales représentatives de positions connues de sources d’interférence d’un signal du système GNSS couvrant la zone géographique Z. Les coordonnées spatiales représentatives de positions connues de sources d’interférence peuvent être acquises en récupérant celles-ci dans une base de données où elles ont été préalablement déposées, telle qu’une base de données RFI BDRFI. Selon une possibilité, l’acquisition des coordonnées spatiales représentatives de positions connues de sources d’interférence peut être répétée à intervalles réguliers. Le procédé de calcul et/ou de surveillance peut en outre comprendre une étape d’acquisition du spectre (fréquence centrale, largeur de bande) et de la forme d’onde et/ou type de modulation du signal d’interférence émis par chaque source d’interférence connue et/ou d’une puissance moyenne du signal d’interférence émis par chaque source d’interférence connue dans la zone géographique Z et/ou d’une puissance minimale du signal d’interférence émis par chaque source d’interférence connue dans la zone géographique Z et/ou d’une puissance maximale du signal d’interférence émis par chaque source d’interférence connue dans la zone géographique Z. Le spectre, la forme d’onde et le type de modulation du signal d’interférence et/ou la puissance moyenne du signal d’interférence et/ou la puissance minimale du signal d’interférence et/ou la puissance maximale du signal d’interférence peut/peuvent être acquise(s) en récupérant celle(s)-ci dans une base de données où elle(s) a/ont été préalablement déposées, telle que la base de données RFI BDRFI.
La base de données RFI BDRFI peut être alimentée par un système de détection / localisation / recensement / caractérisation des sources d’interférence. Le système de détection / localisation / recensement / caractérisation des sources d’interférence peut être apte à recueillir des données provenant de multiples observations (sol, air, espace), par des moyens divers tel que des radars, des enregistrements de vols (commerciaux, fret), des bateaux, se situant de préférence à proximité ou dans la zone géographique Z. Ce système pourrait par exemple être géré par un organisme international (ex. Organisation européenne pour l'équipement de l'aviation civile : EUROCAE, CNS). Ce système peut être apte à analyser et consolider les données provenant des multiples observations déposées sur un réseau via un traitement d’intelligence artificielle en s’appuyant sur des données des sources d’interférence connues stockées dans la base de donnée RFI et/ou des informations remontées par le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 afin de générer / mettre à jour en permanence la base de donnée RFI. Cette base de donnée RFI peut être mondiale ou limitée à une région et est directement exploitée par le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10.
Les sources d’interférence peuvent être stationnaires et/ou émettre le signal d’interférence de façon continue. Les sources d’interférence peuvent également être mobiles et/ou émettre le signal d’interférence de façon intermittente et/ou être constituées de différents types de modulation et autres caractéristiques dynamiques. Dans ce cas, le procédé peut comporter une étape d’acquisition de données représentatives de mouvements attendus des sources d’interférence et/ou de données représentatives des caractéristiques d’émission des sources d’interférence telles qu’une chronologie d’émission du signal d’interférence attendue, d’une modulation du signal d’interférence et/ou d’autres caractéristiques dynamiques. Les données représentatives de mouvements attendus des sources d’interférence et/ou les données représentatives des caractéristiques d’émission des sources d’interférence peuvent être acquises en récupérant celles-ci dans une base de données où elles ont été préalablement déposées, telle que la base de données RFI BDRFI.
L’étape d’acquisition de coordonnées spatiales représentatives de positions connues de sources d’interférence peut consister en une acquisition de coordonnées spatiales représentatives de positions connues de sources d’interférence potentiellement nuisibles pour la zone géographique Z et la plage temporelle d’observation concernées. Cette étape permet de limiter la taille mémoire de la base de données RFI BDRFI et d’effectuer des calculs uniquement sur des sources d’interférence considérés à risque pour la sécurité du trajet.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance peut en outre comprendre une étape d’obtention d’un résultat souhaité en terme de probabilité. Le résultat souhaité en terme de probabilité peut correspondre à un scénario au pire (anglais : worst case) à un scénario au mieux (anglais : best case) ou un scénario moyen (anglais : average case) ou un scenario le plus probable, par exemple. Le résultat souhaité en terme de probabilité peut par exemple être obtenu par une entrée de l’utilisateur effectuée à l’aide de l’interface utilisateur IU ou en récupérant celui-ci dans une base de données où il a été préalablement déposé.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance peut en outre comprendre une étape d’obtention d’une prévision météorologique pour la zone géographique Z et la plage temporelle d’observation. La prévision météorologique peut par exemple être obtenue en récupérant celle-ci dans une base de données où il a été préalablement déposée, tel qu’une base de données météo.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance comprend une étape d’acquisition de données représentatives des caractéristiques du système de positionnement par satellites. Ces caractéristiques comprennent des caractéristiques du récepteur et/ou de l’antenne installée et/ou éventuellement de l’un ou plusieurs senseurs additionnels et/ou de l’un ou plusieurs dispositifs de robustesse anti-interférences.
Les caractéristiques de l’antenne du véhicule peuvent notamment comporter un diagramme d’antenne donnant le gain pour chaque azimut/élévation.
De manière avantageuse, ce diagramme d’antenne est représentatif du diagramme de l’antenne après installation sur le véhicule, de manière à tenir compte des variations de gain induites par le mouvement du véhicule du fait d’une position spécifique du système de positionnement sur ce véhicule. Par exemple, le diagramme d’antenne peut prendre en compte d’éventuels masquages, ou atténuations dus au véhicule, notamment à un plan de masse du véhicule. A titre d’exemple, l’installation de l’antenne et la position d’une aile d’un aéronef par rapport au système de positionnement par satellites lorsqu’il équipe cet aéronef peut affecter le diagramme d’antenne par rapport au diagramme d’antenne obtenu avec ce même système de positionnement par satellites seul.
Les caractéristiques du récepteur de positionnement par satellites embarqué dans le véhicule peuvent notamment comporter le modèle mathématique et/ou les performances et précisions du récepteur, les constellations, services et bandes de fréquences exploités, la robustesse aux interférences et/ou les dispositifs de protection embarqués, la largeur de bande passante RF, les seuils des capacités (à titre d’exemple, capacité d’acquisition de satellite pour un C/No > 36 dB-Hz, capacité de poursuite pour un C/No > 28 dB-Hz), les temps d’acquisition et de ré-acquisition des satellites.
Les caractéristiques du système de positionnement par satellites embarqué dans le véhicule peuvent notamment comporter les performances et précisions d’un ou plusieurs senseurs additionnels, leur possible participation à l’élaboration du PNT du véhicule et de leur précision notamment lors de la perte de certaines capacités du récepteur GNSS (ex. passage en mode Inertie ou RadioNav lorsque la position issue du récepteur GNSS est imprécise et/ou non intègre et/ ou invalide).
Les données représentatives de caractéristiques du système de positionnement par satellites peuvent être acquises en récupérant celles-ci dans une base de données où elles ont été préalablement déposées, telle qu’une base de données de récepteurs connus BDRC et/ou une base de données d’antennes connues BDAC. Les données représentatives de caractéristiques du récepteur et/ou de l’antenne peuvent également être acquises en récupérant celles-ci dans une mémoire du récepteur.
Les données représentatives de caractéristiques du récepteur et/ou de l’antenne peuvent correspondre à des caractéristiques d’un récepteur standard et/ou d’une antenne standard. De façon alternative, les données représentatives de caractéristiques du récepteur et/ou de l’antenne peuvent correspondre à des caractéristiques d’un type de récepteur correspondant au récepteur concrètement installé dans le véhicule et/ou d’un type d’antenne correspondant à l’antenne concrètement installée dans le véhicule.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance comprend une étape de calcul de l’impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites pour chaque coordonnée spatiale et temporelle en fonction de la coordonnée spatiale d’observation, de la coordonnée temporelle d’observation correspondant à cette coordonnée spatiale d’observation, des coordonnées spatio-temporelles des satellites à la coordonnée temporelle d’observation, des coordonnées spatio-temporelles représentatives des positions connues à la coordonnée temporelle d’observation des sources d’interférence acquises et des données représentatives des caractéristiques du système de positionnement par satellites.
Le résultat du calcul d’impact des sources d’interférence peut comprendre, pour l’ensemble des sources de manière cumulative, la fourniture d’un ou plusieurs indicateurs quantitatifs de critères représentatifs du fonctionnement du système de positionnement, notamment d’une ou plusieurs capacités telles que la capacité de première acquisition sans ou avec initialisation, la capacité de ré-acquisition, la capacité de poursuite sans ou avec intégrité, la capacité d’hybridation et/ou d’un ou plusieurs indicateurs des performances du système, tels qu’une précision du PNT et/ou un rayon d’intégrité, et/ou une rapidité de la chaîne de mesure.
Le résultat du calcul d’impact des sources d’interférence peut aussi comprendre la fourniture d’une variation absolue ou relative d’un ou plusieurs de ces indicateurs quantitatifs de critères représentatifs du fonctionnement du système de positionnement par rapport à une valeur de référence respective nominale ou prédéterminée.
A titre d’exemple, le résultat du calcul d’impact des sources d’interférence pour chaque coordonnée spatiale et temporelle peut se présenter sous la forme d’un multiplet comprenant au moins deux capacités différentes, par exemple un multiplet (PA, P, RA, PI, NC) où PA est un indicateur binaire représentatif de la capacité de première acquisition sans initialisation, P est un indicateur binaire de la capacité de poursuite avec intégrité, RA est un indicateur binaire de la capacité de ré-acquisition, PI est un indicateur binaire de la capacité de poursuite avec intégrité au niveau de confiance NC.
Le résultat du calcul d’impact des sources d’interférence peut également se présenter sous la forme d’une valeur numérique pour un service donné dont chaque bit représente une capacité (par exemple, la valeur 13 représentée par le binaire 0001 11 1 peut indiquer que les quatre premières capacités sont disponibles), ou de manière unitaire par satellite et par service (par exemple, sous forme d’une table de 32 satellites GPS service L1 C/A (colonnes) dont les capacités en acquisition (A), en ré-acquisition (R), en poursuite (P) sont déterminées sur toute la plage temporelle d’observation à une position donnée de la zone géographique et/ou le long de la trajectoire 4D du véhicule).
A la différence des procédés connus, le calcul d’impact est fait sur la base non seulement de caractéristiques extrinsèques au système de positionnement, telles que les positions relatives des sources d’interférences et des satellites, mais aussi de caractéristiques intrinsèques au système de positionnement (par exemple la conception de sa chaîne de mesure, ainsi que de caractéristiques représentatives de l’interaction entre le système de positionnement et son environnement direct, notamment l’installation et la position du système de positionnement par satellites et de son antenne sur le véhicule et la position et la dynamique du véhicule (incluant l’assiette, le roulis, le cap, ...)) relativement aux satellites et aux sources d’interférences, qui ont un impact significatif sur le fonctionnement du système.
Le calcul d’impact selon l’invention permet donc d’aller bien au-delà de la fourniture d’une carte de brouillage.
L’étape de calcul de l’impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites peut ainsi comporter le calcul des distances, élévations, et/ou azimut afin d’en déterminer la puissance reçue de chaque source d’interférence pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation, c’est-à-dire soit à chaque position sur le trajet déterminée pour la date estimée à laquelle le véhicule se situe à cette position, soit en tout point de la zone géographique Z et sur toute la plage temporelle d’observation définie, en utilisant des modèles de propagation tenant en compte une perte pendant la propagation du signal d’interférence de cette source d’interférence considérant, le cas échéant, la longueur d’onde du signal d’interférence et/ou la prévision météorologique pour la zone géographique Z et/ou le masquage terrain, ainsi que des caractéristiques du système de positionnement par satellites.
L’étape de calcul de l’impact de chaque source d’interférence du système de positionnement par satellites peut comprendre le calcul d’un gain d’antenne estimé, par exemple sur la base des élévations et/ou des azimuts calculés et des attitudes du véhicule.
L’étape de calcul d’un impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites peut être effectuée en fonction du résultat souhaité en terme de probabilité. Lorsque le résultat souhaité en terme de probabilité correspond au scénario au pire, l’étape de calcul d’un impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites peut se baser sur la puissance maximale du signal d’interférence de la source d’interférence respective, par exemple. Lorsque le résultat souhaité en terme de probabilité correspond au scénario au mieux, l’étape de calcul d’un impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites peut se baser sur la puissance minimale du signal d’interférence de la source d’interférence respective, par exemple. Lorsque le résultat souhaité en terme de probabilité correspond au scénario moyen et/ou le plus probable, l’étape de calcul d’un impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites peut se baser sur la puissance moyenne et/ou la plus probable du signal d’interférence de la source d’interférence respective, par exemple.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance peut en outre comporter les étapes suivantes : obtention d’une trajectoire planifiée TPR du véhicule, la trajectoire planifiée TPR reliant une position de départ PD à une destination du véhicule et comportant une date de départ du véhicule ou la trajectoire planifiée TPR reliant une position actuelle PA du véhicule à la destination du véhicule et comportant une date actuelle ; et détermination des coordonnées spatiales et temporelles d’observation se situant sur la trajectoire planifiée TPR du véhicule à une date estimée à partir de la date de départ du véhicule ou de la date actuelle et d’un temps de trajet estimé pour cette coordonnée spatiale depuis la position de départ du véhicule ou depuis la position actuelle vers cette coordonnée spatiale.
Les coordonnées spatiales définissant la position de départ PD, la position actuelle PA du véhicule et/ou la destination peuvent par exemple être acquises par une entrée d’un utilisateur effectuée à l’aide de l’interface utilisateur III. Ces coordonnées spatiales peuvent également être acquises en récupérant celles-ci dans une base de données où elles ont été préalablement déposées. Ces coordonnées spatiales peuvent par exemple être récupérées dans une base de données des Services de la Circulation Aérienne BDSCA à partir d’un plan de vol (anglais : flight plan ou FPLN) préalablement déposé dans cette dernière. Les coordonnées spatiales définissant la position actuelle PA du véhicule peuvent par exemple être acquises par le biais du récepteur.
La trajectoire planifiée TPR peut par exemple correspondre à un trajet du véhicule préalablement défini ou calculé. La trajectoire planifiée TPR peut par exemple être obtenue par une entrée de l’utilisateur effectuée à l’aide de l’interface utilisateur IU ou en récupérant celle-ci dans une base de données où elle a été préalablement déposée. La trajectoire planifiée TPR peut se limiter à un plan de vol et par exemple être récupérée de la base de données des Services de la Circulation Aérienne BDSCA où elle est stockée en tant que plan de vol déposé ou être une trajectoire précise liée aux capacités du porteur issue d’un calculateur de trajectoire ou d’un FMS (anglais : Flight Management System).
Le procédé de calcul et/ou de surveillance comprend une étape de calcul d’une date d’arrivée estimée pour la trajectoire planifiée TPR. La date d’arrivée estimée peut être obtenue en additionnant un temps de trajet estimé à la date de départ. Le temps de trajet estimé peut être estimé à partir de temps de trajets antérieurs suivant le même itinéraire ou un itinéraire similaire parcouru par d’autres véhicules ou à partir de simulations tenant entre autre en compte les propriétés du véhicule ou en la récupérant depuis la trajectoire 4D.
La date de départ et la date d’arrivée estimée peuvent définir la plage temporelle d’observation. Selon une possibilité, la date départ peut être la date d’entrée dans la zone géographique Z et date d’arrivée peut être la date de sortie de la zone géographique.
Le procédé de calcul et/ou de surveillance peut comprendre une étape de détermination de plusieurs positions situées sur la trajectoire planifiée TPR et, pour chacune de ces positions, détermination d’une date estimée à laquelle le véhicule se situe à la position respective. Les dates et positions se situant sur la trajectoire planifiée peuvent ainsi chacune constituer une des coordonnées spatiales et temporaires d’observation. La date estimée à laquelle le véhicule se situe à la position respective peut être estimée à partir de temps de trajets antérieurs suivant le même itinéraire ou un itinéraire similaire parcouru par d’autres véhicules ou à partir d’un calculateur tenant entre autre en compte les propriétés du véhicule.
Les positions situées sur la trajectoire planifiée TPR peuvent être espacées les unes des autres de façon équidistante. Le nombre de positions choisies permet de permet de définir une résolution souhaitée. La résolution souhaitée peut être définie par un utilisateur, par exemple en entrant la résolution souhaitée dans l’interface utilisateur IU. La résolution souhaitée peut être définie en terme de période temporelle ou en terme de distance. Deux positions consécutives peuvent être espacées de 10 secondes ou de 0,2 miles marins par exemple.
Les étapes du procédé mentionnées peuvent être réitérées, de préférences réitérées à intervalles réguliers. Les étapes du procédé mentionnées peuvent par exemple être réitérées lorsque le véhicule a parcouru une partie de son itinéraire. Les étapes du procédé mentionnées peuvent alors être réitérées en considération de la position actuelle du véhicule.
Selon une possibilité, la trajectoire planifiée TPR du véhicule est obtenue :
- en calculant plusieurs trajectoires possibles TPO du véhicule reliant, soit la position de départ PD à la destination, soit la position actuelle PA à la destination ; en déterminant des coordonnées spatiales et temporelles d’observation se situant sur les plusieurs trajectoires possibles TPO du véhicule à une date estimée à partir de la date de départ du véhicule ou de la date actuelle et d’un temps de trajet estimé pour cette coordonnée spatiale d’observation et cette trajectoire possible TPO depuis la position de départ du véhicule ou depuis la position actuelle vers cette coordonnée spatiale d’observation ;
- en calculant les coordonnées spatio-temporelles des satellites du système GNSS pour chaque coordonnée temporelle d’observation de chaque trajectoire possible TPO ; en calculant, pour chaque trajectoire possible TPO, l’impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation en fonction de la coordonnée spatiale d’observation, de la coordonnée temporelle d’observation associée à cette coordonnée spatiale d’observation, des coordonnées spatiales des satellites du système GNSS à la coordonnée temporelle d’observation, des coordonnées spatiales représentatives des positions connues des sources d’interférence acquises à la coordonnée temporelle d’observation, des caractéristiques des sources d’interférence et des données représentatives des caractéristiques du système de positionnement par satellites et/ou de l’antenne du véhicule ;
- en déterminant la trajectoire recommandée TPR parmi les trajectoires possibles TPO en fonction de l’impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation située sur chaque trajectoire possible TPO.
Ce procédé permet ainsi de proposer et/ou classer différentes trajectoires TPO ou plans de vol à un opérateur en fonction de l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement et notamment sur les capacités et performances du récepteur et/ou système de localisation embarqué sur la trajectoire respective afin de pouvoir sélectionner une trajectoire planifiée TPR à partir des trajectoires possibles TPO.
Lorsque le véhicule est un aéronef, le procédé permet la préparation de plan de vol (FPLN) en prenant en considération les contraintes de présence de sources d’interférence dans la zone géographique Z et des prédictions de pertes des capacités du récepteur au cours du vol selon la configuration spatiale et l’aéronef utilisé.
Selon une possibilité, la trajectoire recommandée en tant que TPR peut correspondre à la trajectoire possible TPO présentant l’impact le plus faible sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites. Selon une alternative, la trajectoire recommandée en tant que TPR peut correspondre à la trajectoire possible TPO présentant un impact sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites en dessous d’un seuil prédéfini (ex. PNT valide, intègre avec précision < 0,1 nm à 95%) et présentant un temps de trajet du véhicule minimal et/ou une consommation de carburant du véhicule minimale.
Selon une caractéristique préférentielle, pour chaque trajectoire possible TPO et/ou pour la trajectoire planifiée TPR, le calcul de l’impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites comporte le calcul des élévations, des azimuts et des distances de chaque satellite du système GNSS à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation de la trajectoire possible TPO et/ou de la trajectoire planifiée TPR.
Le procédé peut en outre comporter une étape d’acquisition de données représentatives d’une catégorie du véhicule et/ou d’une forme du véhicule et/ou d’une position de l’antenne sur le véhicule et/ou de caractéristiques de mouvement du véhicule (attitudes), l’impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation étant calculé en fonction du gain d’antenne de l’antenne du véhicule estimé pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation, à partir des données représentatives de la catégorie du véhicule et/ou de la forme du véhicule et/ou de la position de l’antenne sur le véhicule et/ou d’une orientation 3D (attitudes) du véhicule à cette coordonnée spatiale et temporelle d’observation sur la base des données représentatives des caractéristiques de mouvement et des performances dynamiques du véhicule.
Les données représentatives de la catégorie du véhicule et/ou de la forme du véhicule et/ou de la position de l’antenne sur le véhicule et/ou de caractéristiques de mouvement du véhicule peuvent être acquises en récupérant celles-ci dans une base de données où elles ont été préalablement déposées, telle qu’une base de données de véhicules et/ou issues d’un simulateur de vol et/ou calculateur de trajectoire. Par « catégorie du véhicule », on entend le type de véhicule choisi par exemple entre véhicule terrestre, avion, hélicoptère, drone, etc.
Le procédé peut en outre comporter une étape d’acquisition de données représentatives d’une topographie de la zone géographique Z, l’impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation étant en outre calculé en fonction de données représentatives d’une topographie de la zone géographique Z.
Les données représentatives de la topographie de la zone géographique Z peuvent être acquis dans une base de données dite base de donnée MNE (Modèle Numérique d’Elévation) BDMNE. Les données représentatives de la topographie de la zone géographique Z peuvent comporter des données représentatives d’obstacles tel que des bâtiments et des données d’un modèle numérique du terrain (MNT). Les données représentatives de la topographie permettent d’évaluer des masquages et des pertes de propagation des signaux, utiles et nuisibles, tels que les signaux GNSS ou les signaux d’interférence émis par les sources d’interférence. Ces bases de données sont notamment utiles pour les applications drone ou navales, c’est-à-dire lorsque le véhicule est un drone ou un bateau. Elles sont également utiles dans les applications terrestres et de vols à basse altitude.
L’étape de calcul d’un impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du récepteur peut comporter le calcul des distances, élévations, et/ou azimut et la puissance reçue de chaque source d’interférence pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation, c’est-à-dire soit à chaque position sur le trajet déterminée pour la date estimée à laquelle le véhicule se situe à cette position, soit en tout point de la zone géographique Z et sur toute la plage temporelle d’observation définie, en utilisant des modèles de propagation précis tenant en outre en compte la perte pendant la propagation du signal d’interférence de cette source d’interférence considérant la topographie du terrain, par application d’équations de Fresnel par exemple.
Lorsque le véhicule est un aéronef, le procédé peut en outre comporter une étape d’acquisition de données représentatives de couloirs aériens se situant dans la zone géographique Z, les trajectoires possibles TPO de l’aéronef reliant, soit la position de départ PD à la destination, soit la position actuelle PA à la destination, étant en outre calculées à partir des données représentatives des couloirs aériens, les trajectoires possibles TPO suivant essentiellement les couloirs aériens.
Telles que représentées dans la figure 2, les trajectoires possibles TPO et/ou la trajectoire recommandée en tant que trajectoire planifiée TPR peut/peuvent comporter une pluralité de points de cheminement (anglais : waypoint) PC1 à PC7 constituant différents plan de vol. Ces plans de vol peuvent coïncider avec les couloirs aériens. La position de départ PD, la position actuelle PA et/ou la destination peut/peuvent constituer des points de cheminement PC1 à PC7. Dans la figure 2, les points de cheminement PC1 à PC7 sont représentés par des étoiles.
Telle que représentée dans la figure 2, la zone géographique Z peut comporter une zone à risque de perturbation faible ZF, une zone à risque de perturbation moyen ZM et/ou une zone à risque de perturbation élevé ZE. La trajectoire planifiée TPR peut être déterminée à partir de quatre trajectoires possibles TPO. Dans l’exemple donné par la figure 2, la trajectoire planifiée TPR choisie (PC1 - PC2 - PC3 - PC4) à partir des quatre trajectoires possibles TPO peut traverser durant une courte durée la zone à risque de perturbation moyen ZM. De façon alternative, la trajectoire planifiée TPR peut être choisie de sorte à rester dans la zone à risque de perturbation faible ZF (PC1 - PC2 - PC3 - PC5), c’est-à-dire sans traverser la zone à risque de perturbation moyen ZM ou la zone à risque de perturbation élevé ZE en effectuant un détour plus important.
Les données représentatives de couloirs aériens peuvent être acquises en récupérant celles-ci dans une base de données où elles ont été préalablement déposées, tel qu’une base de données de couloirs aériens. La base de données de couloirs aériens peut par exemple être une base de données de navigation standard selon un format dit ARINC 424.
Le procédé peut en outre comporter une étape de division de la trajectoire planifiée TPR et/ou des différentes trajectoires TPO en une pluralité de tronçons, et une étape de détermination, pour chaque tronçon, à partir de l’impact de chaque source d’interférence sur le fonctionnement du récepteur à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation situées sur le tronçon respectif, si le tronçon est un tronçon avec une prévision de perturbation élevée TPE ou un tronçon avec une prévision de perturbation faible TPF ou, le cas échéant, un tronçon avec une prévision de perturbation moyenne TPM.
La prévision de perturbation faible TPF peut correspondre à une probabilité élevée de bon fonctionnement du récepteur et/ou une probabilité élevée d’une intégrité du signal GNSS, par exemple. La prévision de perturbation élevée TPE peut correspondre à une probabilité élevée de mauvais fonctionnement du récepteur et/ou une probabilité élevée de perte du PNT GNSS, par exemple. La prévision de perturbation moyenne TPM peut correspondre à une probabilité élevée de dégradation de performance du récepteur et/ou une probabilité élevée d’une perte d’intégrité du signal GNSS, par exemple.
Le procédé peut en outre comporter une étape d’avertissement d’un conducteur (ou pilote) du véhicule et/ou d’un équipage du véhicule lorsque la position actuelle du véhicule s’approche d’un tronçon avec prévision de perturbation élevée TPE ou, le cas échéant, d’un tronçon avec prévision de perturbation moyenne TPM. L’étape d’avertissement du conducteur peut comporter un avertissement d’une perte d’intégrité, de capacité et ou de performance du récepteur du véhicule. Lorsque le véhicule est un aéronef, l’étape d’avertissement peut comporter une alerte pour prévenir le pilote en tant que conducteur de l’aéronef et/ou l’équipage de l’aéronef d’un dépassement imminent de RNP (anglais : Required Navigation Performance) et/ou d’une perte de capacités imminente du récepteur (par exemple 2 minutes avant la perte de capacité d’acquisition) et/ou d’un passage imminent à un mode de navigation sans faire usage du système de positionnement par satellite (anglais : coasting) afin de pouvoir anticiper et gérer la panne de perte imminente de disponibilité du PNT GNSS en toute sérénité et améliorer la sécurité du vol. Le défaut du récepteur est susceptible de provoquer un stress parmi le conducteur et/ou l’équipage. Ainsi, la possibilité d’être prévenu en avance de ce défaut permet au conducteur du véhicule et/ou à l’équipage du véhicule de se préparer à cette situation et ainsi réduire le risque de stress parmi le conducteur et/ou l’équipage du véhicule. Le procédé peut en outre comporter une fonction de surveillance consistant à vérifier le fonctionnement du système de positionnement par satellites et/ou des rapports signaux sur bruit, en temps réel ou à intervalles de temps réguliers, vis-à-vis des prédictions. Par exemple, lorsqu’un bon fonctionnement du récepteur est détecté alors que la position actuelle du véhicule se situe sur un tronçon avec prévision de perturbation élevée TPE ou, le cas échéant, sur un tronçon avec prévision de perturbation moyenne TPM, ou lorsqu’un mauvais fonctionnement du récepteur est détecté alors que la position actuelle du véhicule se situe sur un tronçon avec prévision de perturbation faible TPF, le procédé peut comporter un étape de génération d’un message de mise à jour d’une base de données des coordonnées spatiales et temporelles à des fins de mise à jour des positions connues de sources d’interférence dans la zone géographique Z. Lorsqu’un bon fonctionnement du récepteur est détecté alors que la position actuelle du véhicule se situe sur un tronçon avec prévision de perturbation élevée TPE ou sur un tronçon avec prévision de perturbation moyenne TPM, ce message de mise à jour peut comporter une information indiquant une disparition d’au moins une source d’interférence et/ou une atténuation du signal d’interférence d’au moins une source d’interférence à la date/heure d’observation. Lorsqu’un mauvais fonctionnement du récepteur est détecté alors que la position actuelle du véhicule se situe sur un tronçon avec prévision de perturbation faible TPF, ce message de mise à jour peut comporter une information indiquant une apparition d’au moins une source d’interférence et/ou une amplification du signal d’interférence d’au moins une source d’interférence à la date/heure d’observation.
Ainsi, le procédé surveille et compare en temps réel les mesures et les risques de perturbation et assure un rebouclage pour permettre de maintenir à jour la base de donnée RFI. La disparition d’une perturbation prédite permet d’extrapoler une disparition ou atténuation d’une des sources de bouillage connues. La présence d’une perturbation intervenant sans avoir été prédite permet d’extrapoler une apparition d’une nouvelle source d’interférence ou une amplification d’une des sources de bouillage connues. Ces informations peuvent alors être transmises afin qu’un centre de surveillance mette à jour base de donnée RFI après recoupage des différentes informations reçues.
Le procédé peut en outre être caractérisé en ce que la zone géographique Z soit divisée en une pluralité de cases constituant une grille, la grille comportant de préférence une résolution, les coordonnées spatiales et temporelles d’observation comportant une pluralité de positions chacune située dans une des cases constituant la grille, de préférence située dans le centre de la case constituant la grille, la zone géographique observées pour un même instant dans le temps. De préférence, les coordonnées spatiales et temporelles d’observation se référent toutes à un même instant d’observation. Selon une possibilité, la pluralité de cases constituant la grille peut être disposée de façon tridimensionnelle. La grille peut par exemple comporter une couche de fond se situant à la hauteur du sol et au moins une couche élevée correspondant à une altitude définie tel que par exemple une altitude de croisière d’un avion de ligne. L’altitude définie peut par exemple être définie par l’utilisateur. L’utilisateur peut entrer l’altitude définie souhaitée dans l’interface utilisateur IU.
La résolution peut être une résolution prédéfinie ou une résolution définie par l’utilisateur, par exemple en entrant la résolution souhaitée dans l’interface utilisateur IU.
Ainsi, les coordonnées spatiales et temporelles d’observation peuvent soit correspondre à des positions se situant sur un trajet défini par une trajectoire planifiée TPR et/ou une trajectoire possible TPO ou à des positions définissant la grille.
Le procédé peut en outre comporter une étape de détermination du niveau de signaux des satellites du système GNSS reçus pour le/les service(s) utilisé(s). L’étape de détermination du niveau de signaux des satellites du système de positionnement peut être effectuée pour toutes les coordonnées spatiales et temporelles d’observation acquises, c’est-à-dire soit pour toute position dans la zone géographique Z et/ou sur toute la plage temporelle d’observation soit pour toutes le postions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondantes à ces positions. Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage du niveau de signaux des satellites du système GNSS reçus pour une position donnée dans la zone géographique pendant la durée d’observation définie et/ou au cours du suivi de la trajectoire. Une telle représentation graphique est donnée dans la figure 6A (point défini) et la figure 1 1 A (au cours du suivi d’une trajectoire) à titre d’exemple.
Le procédé peut en outre comporter une étape de détermination du gain d’antenne du récepteur. La détermination du gain d’antenne peut prendre en compte les caractéristiques de l’antenne du véhicule installée et/ou la position de l’antenne du véhicule et/ou la forme du véhicule, en vue d’un éventuel masquage de l’antenne par le véhicule par exemple. Cette étape de détermination peut en outre tenir compte des caractéristiques de mouvement du véhicule, telles que des attitudes maximales du véhicule (ex. roulis, pente), lorsque le véhicule est un aéronef par exemple. De façon alternative ou additionnelle, cette étape de détermination peut en outre tenir compte des attitudes estimées du véhicule à chaque position observée au cours du suivi de la trajectoire TPR et/ou TPO. Par exemple, lorsque le véhicule est un aéronef et lorsque l’aéronef est prévu de se déplacer en ligne droite, tel qu’un vol à plat, l’étape de détermination peut en outre prendre en compte que l’aéronef présente une attitude horizontale, dans laquelle l’antenne se situe au-dessus du fuselage de l’aéronef et prend une orientation verticale. L’étape de détermination du gain d’antenne peut être effectuée pour toutes les coordonnées spatiales et temporelle d’observation acquises, c’est à dire soit pour toute position dans la zone géographique Z et/ou sur toute la plage temporelle d’observation soit pour toutes le postions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondantes à ces positions. Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage du gain d’antenne pour une position donnée dans la zone géographique pendant la durée d’observation définie et/ou au cours du suivi de la trajectoire. Une telle représentation graphique est donnée dans la figure 6B et la figure 1 1 B à titre d’exemple.
Le procédé peut en outre comporter une étape de détermination du niveau de signaux des satellites du système GNSS après antenne reçus. La détermination du niveau de signaux après antenne reçus peut prendre en compte les caractéristiques de l’antenne du véhicule installée et/ou la position de l’antenne du véhicule et/ou la forme du véhicule, en vue d’un éventuel masquage de l’antenne par le véhicule par exemple. Cette étape de détermination peut en outre tenir compte des caractéristiques de mouvement du véhicule, telles que les attitudes maximales du véhicule, lorsque le véhicule est un aéronef par exemple. L’étape de détermination du niveau de signaux après antenne reçus des satellites du système GNSS peut être effectuée pour toutes les coordonnées temporelles d’observation acquises, c’est-à-dire soit pour toute position dans la zone géographique Z et/ou sur toute la plage temporelle d’observation soit pour toutes les positions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondantes à ces positions. Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage du niveau de signaux après antenne des satellites du système GNSS reçus pour une position donnée dans la zone géographique pendant la durée d’observation définie et/ou au cours du suivi de la trajectoire. Une telle représentation graphique est donnée dans la figure 6C et la figure 1 1 C à titre d’exemple.
De la même manière, le procédé peut en outre comporter une étape de détermination du niveau des signaux d’interférence reçus pour chaque source d’interférence connue. L’étape de détermination du niveau des signaux d’interférence reçus peut être effectuée pour toutes les coordonnées temporelles d’observation acquises, c’est- à-dire soit pour toute position dans la zone géographique Z et/ou sur toute la plage temporelle d’observation soit pour toutes les positions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondantes à ces positions. Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage du niveau de signaux d’interférence reçus pour une source d’interférence connue et/ou pour l’ensemble des sources d’interférences dans une bande de fréquence GNSS particulière dans laquelle une représentation graphique du niveau de signaux d’interférence reçus est affichée à l’utilisateur pour la durée d’observation définie et/ou au cours du suivi de la trajectoire. Une telle représentation graphique est donnée dans la figure 3 (pour la zone Z) et la figure 9 (le long de la trajectoire) à titre d’exemple.
Le procédé peut en outre comporter une étape de détermination du gain d’antenne du récepteur vis-à-vis de chacune des sources d’interférence. La détermination du gain d’antenne peut prendre en compte les caractéristiques de l’antenne du véhicule installée et/ou la position de l’antenne du véhicule et/ou la forme du véhicule, en vue d’un éventuel masquage de l’antenne par le véhicule par exemple. Cette étape de détermination peut en outre tenir compte des caractéristiques de mouvement du véhicule, tel que des attitudes maximales du véhicule, lorsque le véhicule est un aéronef par exemple. De façon alternative ou additionnelle, cette étape de détermination peut en outre tenir compte des attitudes estimées du véhicule à chaque position observée au cours du suivi de la trajectoire TPR et/ou TPO. Lorsque l’aéronef présente une attitude horizontale, le fuselage masque partiellement les signaux d’interférence provenant d’une position en dessous de l’aéronef.
L’étape de détermination du gain d’antenne appliqué aux interférences peut être effectuée pour toutes les coordonnées spatiales et temporelle d’observation acquises, c’est à dire soit pour toute position dans la zone géographique Z et/ou sur toute la plage temporelle d’observation soit pour toutes le postions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondantes à ces positions. Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage du gain d’antenne et/ou diagramme d’antenne pour une position donnée dans la zone géographique pendant dans la durée d’observation définie et/ou au cours du suivi de la trajectoire.
Le procédé peut en outre comporter une étape de détermination du niveau des signaux d’interférence après antenne reçus pour chaque source d’interférence connue. La détermination du niveau de signaux d’interférence après antenne reçus peut prendre en compte les caractéristiques de l’antenne du véhicule et/ou la position de l’antenne du véhicule et/ou la forme du véhicule, en vue d’un éventuel masquage de l’antenne par le véhicule par exemple au cours de la durée d’observation.
Cette étape de détermination peut en outre tenir en compte des caractéristiques de mouvement du véhicule, tel qu’une attitude maximale du véhicule, lorsque le véhicule est un aéronef par exemple. L’étape de détermination du niveau des signaux d’interférence après antenne peut être effectuée pour toutes les coordonnées temporelles d’observation acquises, c’est-à-dire soit pour toute position dans la zone géographique Z et/ou sur toute la plage temporelle d’observation soit pour toutes les positions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondantes à ces positions. Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage du niveau des signaux d’interférence après antenne reçus pour une source d’interférence connue dans laquelle une représentation graphique du niveau de signaux d’interférence après antenne reçus est affichée à l’utilisateur. Une telle représentation graphique est donnée dans la figure 4 (pour la zone Z) et la figure 10 (le long de la trajectoire) à titre d’exemple.
Les niveaux des signaux d’interférence après antenne reçus déterminés permettent également d’établir les zones destructives vis-à-vis du récepteur du véhicule, par exemple en fonction de la robustesse des diodes de protection du récepteur.
Le procédé peut, suite à l’étape de détermination du niveau de signaux des satellites du système GNSS reçus et de l’étape de détermination du niveau de signaux d’interférence reçus pour chaque source d’interférence connue, prendre en compte des caractéristiques du récepteur utilisé pouvant comporter en outre : le service du système GNSS utilisé (par exemple GNSS L1 C/A, L5C, GALILIEO E1 , SBAS), un filtrage radiofréquence du récepteur par bande de fréquence, une saturation/désaturation d’un convertisseur analogique numérique (CAN) du récepteur, un comportement et temps de réponse d’une commande automatique de gain (CAG) du récepteur, la présence d’un dispositif anti-interférence intégré au récepteur ainsi que les propriétés d’un tel dispositif anti-interférence, un gain de procédé (anglais : processing gain) lié à un étalement du spectre lors de la corrélation par un code étalé, un seuil d’acquisition de signaux satellites du récepteur, un seuil de réacquisition de signaux satellites du récepteur, un seuil de poursuite de signaux satellites du récepteur, un temps d’acquisition et/ou de ré-acquisition de signaux satellites.
Le dispositif anti-interférence peut être par exemple de type phosphate de monoammonium, de type filtre coupe-bande, de type anti ondes porteuses ou de type gain adaptatif. Les propriétés du dispositif anti-interférence peuvent comporter un gain de réjection du dispositif anti-interférence. En fonction du type de dispositif anti-interférence utilisé, des propriétés du dispositif anti-interférence, du service du système GNSS utilisé (L1 , L2, L5) et des caractéristiques de l’interférence reçue après antenne (forme d’onde, largeur spectrale, continue/périodique), certaines interférences vont perdre en efficacité (réjection partielle ou totale).
Le gain de procédé peut varier en fonction de la forme spectrale du signal d’interférence (band étroite, bande large, onde porteuse, chirp... ), de son type (gaussien, AM/FM modulation...) et du code du service du système GNSS utilisé (C/A, C).
Le procédé peut en outre comporter une étape d’élaboration de la somme spectrale des sources d’interférence avec un bruit thermique et/ou une étape détermination d’une densité spectrale de puissance pour chaque service et/ou bande de fréquence du système GNSS utilisé(e) ou activé(e). A titre d’exemple, la figure 5 représente un tableau visualisant la puissance résiduelle -après antenne et traitement du récepteur- des différentes sources d’interférence reçues dans la zone géographique affectant potentiellement trois services d’un système GNSS (L1 C/A, L1 C, L5C). La colonne de gauche du tableau représente le niveau des signaux d’interférence reçus après antenne en tout point de la zone géographique Z, chaque ligne de cette colonne correspondant à une interférence connue. Les trois colonnes à droite du tableau concernent chacune un niveau du signal d’interférence résiduel après antenne et après une étape de filtrage du signal, de traitement anti-interférence et de corrélation du signal d’interférence avec le service du système GNSS respectif pour chacun des trois services. La première colonne parmi ces trois colonnes concerne le service L1 C/A, la deuxième colonne parmi ces trois colonnes concerne le service L1 C et la troisième colonne, c’est-à-dire la dernière colonne à droite, parmi ces trois colonnes concerne le service L5 C. Pour chacune des trois colonnes à droite du tableau, la première ligne se rapporte à une première interférence connue, la deuxième ligne se rapporte à une deuxième interférence connue et la troisième ligne se rapporte à une troisième interférence connue. Par exemple, la case en haut à droite du tableau représente la puissance résiduelle de la première interférence après antenne, après filtrage, après traitement anti-interférence et après corrélation pour le service L5C. La ligne du bas représente la somme des différents signaux d’interférence résiduels pour chacun des services. Par exemple, la case à gauche de la dernière ligne représente la somme des puissances résiduelles des 3 interférences après antenne, après filtrage, après traitement anti-interférence et après corrélation pour le service L1 C/A.
Le procédé peut en outre comporter une étape de calcul de rapport entre le niveau de chaque signal des satellites du système GNSS après antenne reçu et la somme résiduelle des niveaux de signaux d’interférence reçus après antenne, après filtrage, après traitement anti-interférence et après corrélation issus de chacune des sources d’interférence connues. Ce rapport peut être nommé rapport signal/bruit. Cette étape peut être calculée pour toutes les coordonnées spatio-temporelles d’observation acquises, c’est- à-dire soit pour tout point de la zone géographique Z et sur toute la plage temporelle observée soit pour toutes les positions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondant à ces positions.
Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage dans laquelle une représentation graphique du rapport signal/bruit pour chaque satellite et chaque service est affichée à l’utilisateur.
Le procédé peut, suite à l’étape de détermination des rapport signal/bruit, en outre comporter une étape de détermination d’une prédiction de bon fonctionnement du récepteur pour chacun des services du système GNSS pour toutes les coordonnées spatio- temporelles d’observation acquises, c’est-à-dire soit pour tout point de la zone géographique Z et sur toute la plage temporelle observée, soit pour toutes les positions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondantes à ces positions.
Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage du bon fonctionnement du récepteur et de ses capacités et performances pour chaque service utilisé dans laquelle une représentation graphique du bon fonctionnement du ou des services respectifs est affichée à l’utilisateur. Cette représentation graphique du bon fonctionnement peut comporter des couches multiples. A titre d’exemple, pour chacun des services utilisés, une première couche parmi les couches multiples peut représenter la capacité poursuite du récepteur, une deuxième couche parmi les couches multiples peut représenter la capacité poursuite du récepteur avec intégrité, une troisième couche parmi les couches multiples peut représenter la capacité de ré-acquisition, une quatrième couche parmi les couches multiples peut représenter la capacité d’acquisition de signaux satellites. Une telle représentation graphique est donnée dans la figure 7 à titre d’exemple pour une zone Z. D’autres couches peuvent être ajoutées comme par exemple la représentation de la capacité poursuite en bi-fréquences, en bi-constellations, la représentation de la précision estimée des positions et vitesses. La représentation graphique du bon fonctionnement peut comporter différents curseurs, par exemple un niveau d’altitude et une date/temps. La représentation graphique des capacités et performances du récepteur peuvent être affichées à l’utilisateur sur fond cartographique.
Lorsque l’étape du bon fonctionnement est calculée pour toutes les positions sur les trajectoires possibles TPO et/ou sur la trajectoire planifiée TPR et pour toutes les dates correspondantes à ces positions, l’étape d’affichage peut comporter l’affichage de bon fonctionnement le long d’une trajectoire 4D correspondant à une trajectoire possible TPO et/ou la trajectoire planifiée TPR. Les capacités et performances le long de la trajectoire 4D peuvent être affichées à l’utilisateur sur fond cartographique ou sur une vue horizontale ou sur une vue verticale ou sur une vue temporelle (anglais : timeline). Cette étape d’affichage permet de présenter à l’utilisateur une vue capacitaire et des performances du récepteur le long et/ou à proximité de la trajectoire 4D. Un exemple d’un affichage de capacités d’un récepteur pour un service donné le long d’une telle trajectoire 4D sur fond cartographique est donné dans la figure 8.
Le procédé peut en outre comporter une étape de calcul de l’impact du fonctionnement présent et futur du récepteur sur le système de positionnement embarqué, notamment d’un estimateur de la date ou du lieu auxquels le véhicule perdra son hybridation, passera en mode inertiel ou naviguera à l’aide d’un autre senseur de localisation (doppler, radio navigation). De la même manière, les capacités et performances du système de localisation peuvent être affichées à l’utilisateur.
Lorsque le véhicule est un aéronef, le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage d’une représentation des capacités et/ou performances du système de positionnement par satellites autour de la trajectoire 4D donnant également son degré de latitude vis-à-vis d’une modification de la trajectoire planifiée TPR, ou du plan de vol FPLN en cas d’un déroutement potentiel (météo, panne...).
Le procédé peut en outre comporter une étape d’affichage des capacités et/ou performances de la situation présente et future d’un ensemble ou d’un sous ensemble des véhicules opérant dans la zone géographique Z surveillée, permettant également un partage d’informations entre différents acteurs et une aide à la gestion du trafic aérien (ATM, UTM).
Le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 et le procédé de calcul et/ou de surveillance 10 permettent d’améliorer la planification d’un vol de tout avion ou hélicoptère, de diminuer la charge de travail des pilotes et/ou de la gestion du trafic aérien (pilotes, ATM) et apportent une amélioration de la sécurité aérienne.
Le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 et le procédé de calcul et/ou de surveillance permettent une préparation de vol de drones avec calcul de trajectoire sécurisée avec une solution PNT toujours disponible.
Le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 peut être subdivisé en deux entités :
- une entité amont qui prend en compte l’ensemble des caractéristiques du système GNSS, des sources d’interférence, de la topographie de la zone géographique Z, des obstacles dans la zone géographique Z, de la trajectoire 4D, du relief, des obstacles et du temps. Les données résultantes sont génériques ou universelles, et applicables pour tout utilisateur (entrée antenne).
- une entité aval qui va prendre en compte les caractéristiques du porteur, c’est-à- dire du véhicule, et de son système embarqué (antenne, récepteur, porteur, système de positionnement...) et traduire ces données universelles en données utilisateurs au sens capacitaire et performance.
L’entité amont et l’entité aval fournissent une information directement opérationnelle via une représentation géographique et temporelle (présente et future) des impacts des sources d’interférence sur le fonctionnement et notamment sur les capacités et performances du récepteur et/ou du système de positionnement adaptée à chacun des opérateurs. Le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 et le procédé de calcul et/ou de surveillance permettent d’apporter une vue précise de la situation présente et future au sens capacitaire et performance du récepteur et/ou du système de positionnement le long et autour de toute trajectoire du véhicule ou dans la zone géographique Z et correspondant au système/porteur utilisé.
Le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 et le procédé de calcul et/ou de surveillance permettent en outre d’alerter en avance l’équipage d’un aéronef de toute perte de capacité ou performance PNT au cours du vol.
Le dispositif de calcul et/ou de surveillance 10 et le procédé de calcul et/ou de surveillance permettent en outre de détecter et informer toute modification d’interférence afin de permettre une mise à jour de la base de donnée RFI.
Le système complet permet ainsi de multiples applications telles qu’exposées précédemment et constitue un atout pour l’amélioration de la sécurité, l’information préventive et une aide à la décision/planification.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de calcul et/ou de surveillance d’un fonctionnement d’un système de positionnement par satellites d’un véhicule dans une zone géographique (Z), le fonctionnement dudit système de positionnement incluant une intégrité, des capacités et des performances de ce système, le procédé comprenant les étapes suivantes : acquisition de coordonnées spatiales et temporelles d’observation, les coordonnées spatiales d’observation se situant dans la zone géographique (Z) ;
- acquisition de coordonnées spatio-temporelles des satellites d’un système GNSS pour chaque coordonnée temporelle d’observation ;
- acquisition de caractéristiques et de coordonnées spatio-temporelles représentatives de positions connues de sources d’interférence d’un signal du système GNSS, se situant dans ou à proximité de la zone géographique (Z);
- acquisition de données représentatives de caractéristiques du système de positionnement par satellites ; calcul d’un impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites pour chaque service et constellation du système GNSS et pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation en fonction de la coordonnée spatiale d’observation, de la coordonnée temporelle d’observation correspondant à cette coordonnée spatiale d’observation, des coordonnées spatio-temporelles des satellites du système GNSS à la coordonnée temporelle d’observation, des coordonnées spatio-temporelles représentatives des positions connues des sources d’interférence à la coordonnée temporelle d’observation et des données représentatives de caractéristiques du système de positionnement par satellites.
2. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon la revendication 1 , dans lequel le résultat du calcul d’un impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites comprend au moins un indicateur quantitatif représentatif d’au moins deux capacités et/ou performances choisies parmi une capacité de première acquisition sans initialisation, une capacité de première acquisition avec initialisation, une capacité de ré-acquisition, une capacité de poursuite sans intégrité, une capacité de poursuite avec intégrité, une capacité d’hybridation, une précision du PNT et un rayon d’intégrité.
3. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes : obtention d’une trajectoire planifiée (TPR) du véhicule, la trajectoire planifiée (TPR) reliant une position de départ (PD) à une destination du véhicule et comportant une date de départ du véhicule ou la trajectoire planifiée (TPR) reliant une position actuelle (PA) du véhicule à la destination du véhicule et comportant une date actuelle ; et détermination des coordonnées spatiales et temporelles d’observation se situant sur la trajectoire planifiée (TPR) du véhicule à une date estimée à partir de la date de départ du véhicule ou de la date actuelle et d’un temps de trajet estimé pour cette coordonnée spatiale depuis la position de départ du véhicule ou depuis la position actuelle vers cette coordonnée spatiale.
4. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon la revendication 3, caractérisé en ce que la trajectoire planifiée (TPR) du véhicule est obtenue :
- en calculant plusieurs trajectoires possibles (TPO) du véhicule reliant, soit la position de départ (PD) à la destination, soit la position actuelle (PA) à la destination ; en déterminant des coordonnées spatiales et temporelles d’observation se situant sur plusieurs trajectoires possibles (TPO) du véhicule à une date estimée à partir de la date de départ du véhicule ou de la date actuelle et d’un temps de trajet estimé pour cette coordonnée spatiale d’observation et cette trajectoire possible (TPO) depuis la position de départ du véhicule ou depuis la position actuelle vers cette coordonnée spatiale d’observation;
- en acquérant les coordonnées spatio-temporelles des satellites du système GNSS pour chaque coordonnée temporelle d’observation de chaque trajectoire possible (TPO)
- en calculant, pour chaque trajectoire possible (TPO), l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation en fonction de la coordonnée spatiale d’observation, de la coordonnée temporelle d’observation associée à cette coordonnée spatiale d’observation, des coordonnées spatio-temporelles des satellites du système GNSS à la coordonnée temporelle d’observation, des coordonnées spatio-temporelles représentatives de positions connues des sources d’interférence et des données représentatives de caractéristiques du système de positionnement par satellites;
- en déterminant la trajectoire planifiée (TPR) parmi les trajectoires possibles (TPO) en fonction de l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation située sur la trajectoire possible (TPO).
5. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour chaque trajectoire possible (TPO) et/ou pour la trajectoire planifiée (TPR) ou pour tout point de la zone géographique (Z), le calcul de l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites comporte le calcul des distances, des élévations et des azimuts de chaque interférence et de chaque satellite du système GNSS à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation de la trajectoire possible (TPO) et/ou de la trajectoire planifiée (TPR) et/ou de la zone géographique (Z).
6. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’étape suivante : acquisition de données représentatives d’une catégorie du véhicule et/ou d’une forme du véhicule et/ou d’une position de l’antenne sur le véhicule et/ou de caractéristiques de mouvement du véhicule ; et en ce que ledit impact sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation est calculé en fonction d’un gain d’antenne de l’antenne du véhicule estimé pour chaque coordonnée spatiale et temporelle d’observation, à partir des données représentatives de la catégorie du véhicule et/ou de la forme du véhicule et/ou de la position de l’antenne sur le véhicule et/ou d’une orientation du véhicule à cette coordonnée spatiale et temporelle d’observation estimée sur la base des données représentatives des caractéristiques de mouvement.
7. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’étape suivante : acquisition de données représentatives d’une topographie et d’obstacles de la zone géographique (Z) ; et en ce que ledit impact sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnée spatiale et temporelle d’observation est en outre calculé en fonction de données représentatives d’une topographie de la zone géographique (Z).
8. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 prise en combinaison avec la revendication 4, le véhicule étant un aéronef, le procédé étant caractérisé par l’étape suivante :
- acquisition de données représentatives de couloirs aériens se situant dans la zone géographique (Z) ; et en ce que les trajectoires possibles (TPO) de l’aéronef reliant, soit la position de départ (PD) à la destination, soit la position actuelle (PA) à la destination, sont en outre calculées à partir des données représentatives des couloirs aériens, les trajectoires possibles (TPO) suivant essentiellement les couloirs aériens.
9. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’acquisition des coordonnées spatiales représentatives de positions connues de sources d’interférence est répétée à intervalles réguliers.
10. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’étape suivante :
- division de la trajectoire planifiée (TPR) en une pluralité de tronçons déterminés en fonction de l’impact des sources d’interférence sur le fonctionnement du système de positionnement par satellites à chacune des coordonnées spatiales et temporelles d’observation situées sur le tronçon respectif notamment si le tronçon est un tronçon avec une prévision de perturbation élevée (TPE) ou un tronçon avec une prévision de perturbation faible (TPF).
11. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’étape suivante : avertissement d’un conducteur et/ou d’un équipage du véhicule lorsque la position actuelle du véhicule s’approche d’un tronçon avec la prévision de perturbation élevée (TPE), et/ou en cas de perte de capacité et/ou dégradation de performance.
12. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11 , caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes : vérification d’un bon fonctionnement, des performances et des capacités du système de positionnement du véhicule à intervalles de temps réguliers vis-à- vis des prédictions; si l’écart vis-à-vis des prédictions est supérieur à un seuil, génération d’un message de mise à jour d’une base de données des coordonnées spatiales représentatives des positions connues de sources d’interférence dans la zone géographique (Z).
13. Procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la zone géographique (Z) est divisée en une pluralité de cases constituant une grille, la grille comportant de préférence une résolution prédéfinie, les coordonnées spatiales et temporelles d’observation comportant une pluralité de positions chacune située dans une des cases constituant la grille, de préférence située dans le centre de la case constituant la grille, la zone géographique observées pour un même instant dans le temps, les coordonnées spatiales et temporelles d’observation se référant toutes à un même instant d’observation.
14. Produit programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre le procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications précédentes.
15. Dispositif de calcul et/ou de surveillance d’un fonctionnement d’un système de positionnement par satellites d’un véhicule dans une zone géographique (Z), comprenant des moyens techniques adaptés pour mettre en œuvre le procédé de calcul et/ou de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 13.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015065664A1 (fr) 2013-10-30 2015-05-07 Javad Gnss, Inc. Carte d'interférence pour dispositif gnss
US20160282473A1 (en) * 2015-03-24 2016-09-29 Elwha Llc Systems, methods and devices for satellite navigation reconciliation
US20210266091A1 (en) * 2020-02-24 2021-08-26 Airbus Operations (S.A.S.) Method and a system for the automatic detection of a jamming of a satellite navigation system
US20220018972A1 (en) * 2020-07-14 2022-01-20 Spirent Communications Plc Path planning using forecasts of obscuration and multipath
US20220066044A1 (en) * 2020-08-28 2022-03-03 Honeywell International Inc. Systems and methods for collecting, processing, and providing geographic information about interference with a global navigation satellite system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015065664A1 (fr) 2013-10-30 2015-05-07 Javad Gnss, Inc. Carte d'interférence pour dispositif gnss
US20160282473A1 (en) * 2015-03-24 2016-09-29 Elwha Llc Systems, methods and devices for satellite navigation reconciliation
US20210266091A1 (en) * 2020-02-24 2021-08-26 Airbus Operations (S.A.S.) Method and a system for the automatic detection of a jamming of a satellite navigation system
US20220018972A1 (en) * 2020-07-14 2022-01-20 Spirent Communications Plc Path planning using forecasts of obscuration and multipath
US20220066044A1 (en) * 2020-08-28 2022-03-03 Honeywell International Inc. Systems and methods for collecting, processing, and providing geographic information about interference with a global navigation satellite system

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