Advanced Multipath Mitigation Techniques for GNSS Receivers

Transcrição

1 Advanced Multipath Mitigation Techniques for GNSS Receivers

2 Índice 1. Introdução 2. Estrutura do Receptor 3. Definição de Multipercurso 4. Revisão das Técnicas T de Mitigação de Multipercurso 5. Conclusão 2

3 1 - Introdução 3

4 Cálculo da Distância ao Satélite Satélite transmite sinal com dados e instante de transmissão Receptor mede instante de recepção Receptor calcula distância ao satélite 4

5 Resolução da Equação de Navegação Cada satélite lite envia parâmetros orbitais, efemérides, que permitem ao receptor calcular a posição do satélite Se 4 satélites lites estiverem em linha de vista, a resolução da equação de navegação resume-se se a resolução de um sistema não linear de quatro incógnitas com quatro equações Sendo as quatro incógnitas gnitas Posição do Receptor (X, Y, Z) Erro de relógio do Receptor (T) 5

6 2 Estrutura do Receptor 6

7 Princípio de Funcionamento A maioria dos sistemas de navegação por satélite usam um esquema CDMA Para além m da mensagem de navegação, cada satélite transmite um único código c pseudo-aleat aleatório baseado em sequências Gold,, código c PRN O receptor gera uma réplica r local do código c PRN do satélite que deseja seguir e correlaciona-a a com o sinal recebido O receptor sincroniza-se se com o sinal que chega pelo alinhamento dos códigos c tendo em conta os desvios na frequência por efeito de Doppler Estes códigos c têm funções de autocorrelação muito estreitas (da ordem do tempo de chip) e correlações cruzadas praticamente nulas (rejeição dos restantes satélites) 7

8 Funções de Auto Correlação A partir das estimativas de código c e de frequência do satélite, o receptor gera na realidade três replicas locais: uma alinhada com o sinal recebido (prompt) Uma avançada ada em relação ao sinal (early) Uma retardada em relação ao sinal (late) 8

9 Discriminador de CódigoC A nova estimativa de código c para a próxima iteração é feita a partir da subtracção da réplica r em atraso e da que está em avanço 9

10 3 Definição de Multipercurso 10

11 Definição Na presença a de obstáculos, o sinal emitido pelo satélite é reflectido O sinal que chega ao receptor é a soma do sinal directo e de todas as reflexões MP r( t) = A τ i= 0 i () t s( t () t ) + n( t) i 11

12 Efeito no Receptor Na presença a de multipercurso,, a resposta do discriminador,, também m conhecida por curva S, é distorcida, afectando a estimativa do código c de um erro adicional 12

13 Erros das Pseudo Distâncias Vários factores introduzem atraso do sinal transmitido, logo erro na distância estimada ao satélite Usando técnicas t cnicas diferenciais, é possível corrigir estes erros aproveitando a sua dependência espacial As técnicas t diferenciais corrigem a maior parte dos erros, à excepção do multipercurso ([1σ,m,m]) 13

14 4 Revisão das Técnicas T de Mitigação de Multipercurso 14

15 Técnicas existentes Existem vários v tipos de técnicas t de mitigação de multipercurso Métodos baseados na estimação das componentes reflectidas ou em parâmetros que modelem o ambiente Métodos baseados na correcção directa Em geral, a escolha entre métodos m reside na análise benefício cio- custo de complexidade no receptor vs desempenho 15

16 Análise de Desempenho Envolvente de multi-percurso considera apenas uma reflexão o atraso é variado e o erro é calculado para o caso em fase e em quadratura Multipercurso persiste para distâncias curtas Para atrasos superiores a 1 chip (~293 metros para GPS L1 C/A) é inexistente Médias distâncias permanece dependendo das técnicas 16

17 Desafios Novos O alargamento do mercado das aplicações de navegação por satélites impôs a emergência de novos sistemas Ao antigo GPS americano e GLONASS russo, juntam-se agora o GALILEO europeu e o Beidou-Compass chinês; assim como a modernização dos primeiros O desenvolvimento de novos sistemas trouxe a oportunidade do uso de sinais novos e modulações mais robustas Uma das consequências é a necessidade de revisão das técnicas t de mitigação de multipercurso no sentido de adaptação às novas modulações 17

18 5 - Conclusão 18

19 Resumo Este é o tema do mestrado desenvolvido no IST intitulado Multipath Mitigation Techniques for GNSS Signals Revisão das técnicas t de mitigação existentes Análise do seu desempenho quando aplicadas aos novos sinais Apresentação do estado da arte das novas técnicast 19

20 Obrigada! Teresa G. Ferreira Skysoft,, Portugal Fernando D. Nunes IT/IST, Portugal 20