Un dispositivo (10) de anulación temporal para eliminar o minimizar la potencia de perturbación/interferencia de banda estrecha de la entrada de un receptor de sistema de posicionamiento global (GPS),

que comprende: un primer trayecto (14) de señal que incluye un primer nodo de entrada y un primer nodo de salida; al menos un dispositivo (16) de retardo de tiempo situado dentro del primer trayecto (14) de señal, siendo dicho al menos un dispositivo (16) de retardo de tiempo operativo para introducir un retardo de tiempo entre una señal en una salida del al menos un dispositivo de retardo de tiempo respecto a una señal en una entrada del al menos un dispositivo de retardo de tiempo; un dispositivo (18) de desplazamiento de fase en el primer trayecto (14) de señal operativo para introducir un desplazamiento de fase entre una señal presentada en una entrada del dispositivo de desplazamiento de fase y una salida del dispositivo de desplazamiento de fase; y un segundo trayecto (22) de señal que incluye un segundo nodo de entrada y un segundo nodo de salida, en el que el primer nodo de entrada de señal está conectado eléctricamente al segundo nodo de entrada de señal, y el primer nodo de salida de señal está conectado eléctricamente al segundo nodo de salida de señal

La presente solicitud es una continuación de la solicitud n.o 11/693,066 presentada el 29 de marzo de 2007.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas de posicionamiento global y, más particularmente, a un dispositivo y procedimiento para reducir y/o eliminar la potencia de perturbación/interferencia de banda estrecha de la entrada de un receptor de sistema de posicionamiento global.

Antecedentes de la invención

A medida que más sistemas de control de armamento y de disparo dependen del GPS (sistema de posicionamiento global) para su precisión y efectividad, se vuelve importante que los receptores GPS puedan soportar interferencias de señal RF (radiofrecuencia), especialmente en un escenario de combate muy dinámico. La interferencia RF puede afectar de manera adversa al código del receptor GPS y al seguimiento de la portadora, lo que da como resultado un rendimiento de navegación degradado e insatisfactorio.

Básicamente, un receptor de sistema GPS determina su ubicación terrestre mediante triangulación de su posición respecto a satélites GPS en órbita alrededor de la Tierra, mediante la recepción de señales transmitidas desde los satélites, mediante la medición de los tiempos de recorrido de las señales desde los satélites al receptor, y a continuación mediante el cálculo de las distancias de los satélites desde el receptor basándose en el tiempo de recorrido. Para medir el tiempo de recorrido, es necesario un sincronismo muy preciso y, por tanto, los satélites GPS llevan relojes atómicos. El receptor también necesita conocer las posiciones exactas de los satélites GPS. Además, para una precisión adicional el receptor compensa los efectos atmosféricos sobre el tiempo de recorrido de las señales de satélite hasta el receptor.

Una función básica de un receptor GPS es generar señales réplica que pueden correlacionarse con las señales de satélite recibidas. Cada satélite GPS puede tener una secuencia de código digital única (por ejemplo, un código pseudoaleatorio) que es por analogía similar a una melodía musical, de modo que el receptor GPS pueda distinguir las señales de diferentes satélites GPS. El receptor GPS conoce las “melodías” o secuencias de código de los diferentes satélites GPS, conoce cuándo van a transmitirse las “melodías”, y conoce dónde deberían estar los satélites GPS.

Tras recibir una señal de código, el receptor GPS identifica la señal, genera una réplica de la señal de código, e intenta “tararear a la vez” o sincronizar la señal réplica con el código recibido, y de ese modo seguir la señal recibida. Este seguimiento de señal incluye dos funciones fundamentales: seguimiento de fase de código para seguir códigos digitales de señales de satélite recibidas, y seguimiento de fase de portadora para seguir las señales portadoras que transportan los códigos digitales. Cuando el receptor recibe una señal de código de un satélite GPS y el reloj del receptor está sincronizado con el reloj a bordo del satélite, entonces la cantidad de tiempo que el receptor debe retardar la señal réplica de código para sincronizarla o correlacionarla con la señal recibida de código es la cantidad de tiempo que tarda la señal recibida en recorrer la distancia desde el satélite hasta el receptor. El receptor puede usar este intervalo de tiempo para determinar una distancia geográfica entre el satélite y el receptor. Las señales desde cuatro o más satélites GPS diferentes permiten al receptor sincronizar su reloj con los relojes a bordo de los satélites.

Los satélites GPS operados por el ejército de los EE.UU. transmiten dos señales diferentes en dos frecuencias portadoras diferentes. La primera frecuencia portadora, L1, tiene una frecuencia de 1575,42 MHz y transporta dos códigos digitales pseudoaleatorios así como un mensaje de estado (que contiene, por ejemplo, información suplementaria relativa a la órbita del satélite, la precisión de su reloj, etc.). El primer código digital en L1 se denomina código C/A (adquisición aproximada). El ejército de los EE.UU. da a conocer el código C/A para cada satélite GPS estadounidense y lo pone a disposición del sector público. El código C/A se repite cada 1023 bits, y modula la frecuencia portadora L1 a una tasa de 1 MHz. La segunda frecuencia portadora, L2, tiene una frecuencia de 1227,60 MHz. Además de los códigos C/A transmitidos sobre la frecuencia portadora L1 de los satélites GPS estadounidenses, también se difunde un código P(Y) (“P” por preciso, e “(Y)” cuando el código está cifrado) desde cada satélite en ambas frecuencias portadoras L1 y L2. Los códigos P(Y) están previstos para uso exclusivo del ejército. Cada código P(Y) se repite en un ciclo de 7 días y modula ambas frecuencias portadoras L1 y L2 a una tasa de 10 MHz. La transmisión de códigos en dos frecuencias portadoras diferentes también permite a los receptores militares estimar los efectos atmosféricos basándose en los diferentes efectos refractivos que tiene la atmósfera sobre las dos frecuencias portadoras diferentes.

Un problema de los receptores GPS convencionales es que si están situados físicamente cerca o de otro modo están en presencia de interferencia (por ejemplo, potencia de perturbación/interferencia banda estrecha), puede no ser posible un seguimiento de GPS con éxito o puede reducirse la precisión. Los intentos anteriores de abordar este problema incluían la conversión descendente de la señal GPS de banda L a una frecuencia (FI) adecuada para la digitalización y a continuación la conversión de la señal de entrada GPS al dominio digital. A continuación, mientras se está en el dominio digital, se elimina la interferencia de banda estrecha usando transformaciones de Fourier u otra técnica igualmente compleja. Para aplicaciones GPS antiperturbaciones, una vez eliminada la interferencia de banda estrecha, la señal se convierte de vuelta a una frecuencia FI, y a continuación se convierte de manera ascendente a la banda L. Algunos sistemas se saltan el esquema de conversión FI y se conectan directamente en los chips de procesamiento de banda base del receptor.

Como es evidente, un inconveniente del enfoque anterior es que añade una complejidad significativa. En primer lugar, la señal debe convertirse al dominio digital, que en sí mismo no es significativamente complejo. Sin embargo, la aplicación de transformaciones de Fourier añade una complejidad significativa, puesto que los cálculos pueden ser muy arduos. Tales cálculos complejos pueden consumir una potencia de procesamiento significativa y/o requerir sistemas de circuitos complejos para su implementación.

Por consiguiente, existe la necesidad en la técnica de un dispositivo y procedimiento para eliminar o minimizar de manera sencilla el efecto de la potencia de perturbación/interferencia de banda estrecha. Esto permitiría a un receptor GPS determinar con precisión una posición mientras que el receptor está en presencia de señales de perturbación y/o interferencia de banda estrecha. El documento WO-A-2005/050896 da a conocer un procedimiento para suprimir diafonía de una antena de transmisión usando una estimación desplazada en fase de la señal de interferencia recibida en una segunda antena.

Sumario de la invención

Un dispositivo y procedimiento según la presente invención permite eliminar de manera fácil y eficaz la potencia de perturbación/interferencia de banda estrecha de una señal GPS, mejorando de ese modo el seguimiento de GPS mientras se está en presencia de tal potencia de perturbación/interferencia. La potencia de perturbación/interferencia puede eliminarse formando un nulo de banda estrecha en la señal GPS recibida. El nulo puede formarse dividiendo una señal de entrada en múltiples trayectos e insertando un retardo (preferiblemente un retardo fijo) en un trayecto. Además, puede insertarse un desplazamiento de fase ajustable en el trayecto retardado para ajustar la frecuencia a la que aparece el nulo. La señal procesada por el trayecto retardado puede recombinarse entonces con una señal procesada por un trayecto no retardado, formando de ese modo el nulo de banda estrecha. Como resultado, la parte de la señal que pasó a través del trayecto no retardado se pasa sin obstáculos al receptor GPS, mientras que la parte de la señal que pasó a través del trayecto retardado es rechazada por el receptor GPS.

El retardo fijo puede ajustarse de modo que no interfiera con la capacidad del receptor GPS para recuperar la señal GPS total... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (10) de anulación temporal para eliminar o minimizar la potencia de perturbación/interferencia de banda estrecha de la entrada de un receptor de sistema de posicionamiento global (GPS), que comprende:

un primer trayecto (14) de señal que incluye un primer nodo de entrada y un primer nodo de salida;

al menos un dispositivo (16) de retardo de tiempo situado dentro del primer trayecto (14) de señal, siendo dicho al menos un dispositivo (16) de retardo de tiempo operativo para introducir un retardo de tiempo entre una señal en una salida del al menos un dispositivo de retardo de tiempo respecto a una señal en una entrada del al menos un dispositivo de retardo de tiempo;

un dispositivo (18) de desplazamiento de fase en el primer trayecto (14) de señal operativo para introducir un desplazamiento de fase entre una señal presentada en una entrada del dispositivo de desplazamiento de fase y una salida del dispositivo de desplazamiento de fase; y

un segundo trayecto (22) de señal que incluye un segundo nodo de entrada y un segundo nodo de salida, en el que el primer nodo de entrada de señal está conectado eléctricamente al segundo nodo de entrada de señal, y el primer nodo de salida de señal está conectado eléctricamente al segundo nodo de salida de señal.

2. El dispositivo de anulación temporal según la reivindicación 1, en el que el dispositivo (18) de desplazamiento de fase es ajustable para variar una cantidad de desplazamiento de fase introducida por el dispositivo (18) de desplazamiento de fase.

3. El dispositivo de anulación temporal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, que comprende además un atenuador (24) situado en el segundo trayecto (22) de señal, siendo dicho atenuador operativo para atenuar una señal en el segundo trayecto de señal.

4. El dispositivo de anulación temporal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además:

un controlador (26) acoplado operativamente al dispositivo (18) de desplazamiento de fase; y

un dispositivo (40) de detección de potencia acoplado operativamente a los nodos de salida de señal primero y segundo y al controlador (26), en el que dicho dispositivo (40) de detección de potencia proporciona datos relativos a una salida de potencia en los nodos de salida de señal primero y segundo al controlador (26), y el controlador es operativo para ajustar el desplazamiento de fase del dispositivo (18) de desplazamiento de fase para conseguir una salida de potencia mínima en los nodos de salida primero y segundo.

5. El dispositivo de anulación temporal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el dispositivo

(16) de retardo de tiempo es un dispositivo de onda acústica de superficie.

6. El dispositivo de anulación temporal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el dispositivo

(16) de retardo de tiempo es ajustable para variar una cantidad de retardo de tiempo introducida por el dispositivo de retardo de tiempo.

7. El dispositivo de anulación temporal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además un receptor (11) GPS acoplado operativamente a una salida del dispositivo de anulación temporal.

8. El dispositivo de anulación temporal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el al menos un dispositivo (16) de retardo de tiempo incluye un primer dispositivo (16') de retardo de tiempo y un segundo dispositivo (16”) de retardo de tiempo, comprendiendo el dispositivo de anulación temporal además un conmutador (17) acoplado operativamente a los dispositivos (16', 16”) de retardo de tiempo primero y segundo, siendo dicho conmutador operativo para conectar el primer o el segundo dispositivo de retardo de tiempo en el primer trayecto de señal.

9. El dispositivo de anulación temporal según la reivindicación 8, en el que el primer dispositivo (16') de retardo de tiempo introduce un retardo de tiempo correspondiente a la banda de frecuencia L1, y el segundo dispositivo (16”) de retardo de tiempo introduce un retardo de tiempo correspondiente a la banda de frecuencia L2.

10. Un procedimiento para eliminar o minimizar la potencia de perturbación/interferencia de banda estrecha de la señal de entrada de un receptor de sistema de posicionamiento global (GPS), que comprende formar un nulo de banda estrecha en al menos una parte de la señal de entrada, en el que la formación del nulo de banda estrecha incluye:

dividir una señal GPS en un primer trayecto de señal y un segundo trayecto de señal;

introducir un retardo de tiempo en el primer trayecto de señal para formar el nulo;

introducir un desplazamiento de fase en el primer trayecto de señal para mover el nulo a una frecuencia en la que aparece la potencia de perturbación/interferencia; y

recombinar los trayectos de señal primero y segundo.

11. El procedimiento según la reivindicación 10, que comprende además atenuar una señal en el segundo trayecto de señal para equilibrar una amplitud de señales en el trayecto de señal primero y segundo.

12. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, que comprende además: 5 medir una salida de potencia en los trayectos de señal primero y segundo recombinados; y

ajustar el desplazamiento de fase para conseguir una salida de potencia mínima en los trayectos de señal primero y segundo recombinados.

13. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende además proporcionar las señales primera y segunda recombinadas a un receptor GPS.

14. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que comprende además introducir múltiples retardos de tiempo, en el que cada retardo de tiempo corresponde a una banda de frecuencia de la señal GPS recibida.