Método para auto-calibración de las desviaciones de frecuencias.

Un método para auto-calibración de desviaciones de frecuencias de señales procedentes de un satélite GNSS enun equipo de medida de un sistema de control de interferencias en donde dicho equipo de medida tienen una antena demedida de una posición conocida,

comprendiendo dicho método las etapas siguientes:

a) muestrear datos I/Q en una banda de frecuencia GNSS utilizando el equipo de medida del sistema de control deinterferencias;

b) adquirir una o varias señales de navegación GNSS a partir de dichos datos I/Q;

c) proporcionando dicha adquisición de la etapa precedente de una estimación de al menos una frecuencia portadorade señal satelital de dicho satélite;

d) calcular la visibilidad de dicho satélite a partir de los así denominados datos de efemérides o de almanaque ydeterminar la frecuencia prevista de dicha portadora de señal satelital a partir de dichos datos de órbita del satélite yde la posición de antena de medida conocida;

e) comparar la frecuencia de portadora de la señal satelital prevista con la frecuencia de portadora de la señal satelitalestimada y calcular un valor de desviación de frecuencia como siendo la diferencia entre dichas dos frecuencias;

f) memorizar dicho valor de desviación de frecuencia en una memoria y

g) utilizar dicho valor de desviación de frecuencia memorizado para compensar, en el futuro, la desviación defrecuencia de al menos una medida.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10001162.

Solicitante: ASTRIUM GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Robert-Koch-Str. 1 82024 Taufkirchen ALEMANIA.

Inventor/es: WENDEL,JAN DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01S19/23 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.G01S 19/00 Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación de la posición, de la velocidad o de la actitud por medio de señales transmitidas por tales sistemas. › Ensayo, monitorización, corrección o calibrado de un elemento receptor.
  • G01S19/29 G01S 19/00 […] › relacionado con la portadora.

PDF original: ES-2425538_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para auto-calibración de las desviaciones de frecuencias

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un método para auto-calibración de desviaciones de frecuencias en un equipo de medida de un sistema de control de interferencias. Asimismo, se refiere a un dispositivo de auto-calibración y a un sistema de control de interferencias.

La interferencia de radiofrecuencias (RFI) representa una amenaza grave para los sistemas de radionavegación y sus sistemas de ampliación tales como GPS, Galileo, EGNOS, WAAS, etc. Por lo tanto, un control continuo del entorno de RFI es necesario para proteger estos sistemas y para generar una concienciación situacional con respecto a posibles degradaciones del rendimiento del sistema causadas por la interferencia RFI.

El documento EP 2 120 061 A1 se refiere a un método de ayuda de frecuencias mejorado y a un sistema para receptor de satélite de navegación con histéresis de frecuencia de oscilador de cristal. El problema a resolver por dicha invención es la compensación de la variación de la frecuencia como una respuesta a un cambio de temperatura. Es una condición previa, en este método conocido, que el receptor de satélite esté funcionando de forma correcta y que tenga contacto con un satélite, de modo que esté en el modo operativo durante el cual se conozca la frecuencia real de la señal de reloj que corresponde a la del satélite. Esta frecuencia conocida se memoriza en una memoria como una parte de tablas de compensación. Cuando se produce un cambio de temperatura que da lugar a una desviación de frecuencia que supera los límites del bucle de histéresis, se actualiza la tabla de compensación. La tabla de compensación consiste en una tabla de dos columnas de entradas de datos, una correspondiente a un valor de temperatura de índice y la otra correspondiente a un valor de desviación de frecuencia correspondiente. El sistema dado a conocer en esta técnica anterior puede ser también de auto-enseñanza en donde el receptor es capaz de determinar la variación de la frecuencia, en la señal del oscilador, como una función de la temperatura. Puesto que el sistema está provisto de un sensor de la temperatura, es posible corregir el valor de la frecuencia utilizando el valor de la temperatura medido y la variación de la frecuencia que se memorizan en la tabla de compensación para la temperatura respectiva.

El documento US 2002/0005802 A1 da a conocer un método, un dispositivo y un sistema para determinar una localización del receptor utilizando transmisiones por satélite de señales débiles. En este método conocido, se utilizan los datos de almanaque actuales para estimar las frecuencias Doppler de los satélites por el receptor para localizaciones aproximadas dadas de los satélites; sin embargo, es necesario que la desviación de frecuencia del oscilador de referencia del receptor sea conocido dentro de un margen de pocos hercios.

Un método y aparato para calibrar un oscilador del sistema de posicionamiento global se dan a conocer en el documento US 2009/0153398 A1. Una señal de calibración se genera y se envía al receptor. Esta señal de calibración se obtiene utilizando valores de desviación de frecuencia memorizados en una tabla como una función de la temperatura del oscilador.

El documento WO 2009/140768 A1 da a conocer un receptor de GNSS que reduce el tiempo para la primera fijación utilizando las propiedades de señales de oportunidad radiadas existentes, tal como señales de radio AM o FM, señales de televisión, etc., para reducir las incertidumbres asociadas con la frecuencia del oscilador y su fase. Además, utiliza una fecha y hora de almanaque y con reserva de batería para determinar los satélites en visión y reducir las incertidumbres asociadas con Doppler. El receptor utiliza estas múltiples señales de oportunidad para determinar el área local en el que está situado. Este receptor conocido reduce las incertidumbres de búsqueda para la frecuencia del oscilador estimando una desviación basada en las diferencias entre las frecuencias de las respectivas señales de oportunidad y el receptor y las frecuencias de difusión nominales de estas señales.

El documento US 2009/0262018 A1 se refiere a un controlador de recepción de señales satelitales de alta precisión, en donde un valor de ajuste de la frecuencia de oscilación se genera para un módulo de recepción de GPS utilizando un oscilador de cristal, no compensado por la temperatura exterior. Estimando el valor de ajuste de la frecuencia de oscilación en función de una temperatura medida y de datos conocidos de desviación de frecuencia/temperatura.

El documento US 2008/0158050 A1 da a conocer un receptor de GPS con compensación de la desviación de frecuencia. Esta compensación se realiza utilizando desviaciones de frecuencias predeterminadas que pueden memorizarse en una tabla.

Una cadena de medición convencional, aplicada en un emplazamiento de detección de un sistema de control de interferencias se ilustra en la Figura 1. Esta cadena de medición conocida incluye una o más antenas, un equipo de medida y de extremo frontal de radiofrecuencias (RF) , tal como analizadores de señales y/o una combinación de convertidores reductores, convertidores analógico/digital (A/D) y muestreadores. En condiciones normales, este equipo se utiliza a distancia con el fin de evitar visitas frecuentes in situ.

El equipo de medida hace uso de una fuente de frecuencias de referencia interna o externa, p.e., un oscilador de cuarzo. Dicho oscilador de cuarzo es susceptible de envejecimiento, de modo que la frecuencia de referencia, proporcionada por este dispositivo, se aleje de su valor nominal con el tiempo. Esto hace que se generen desviaciones de frecuencias en las medidas proporcionadas por el equipo de medida. Por lo tanto, este equipo de medida necesita calibrarse a intervalos periódicos. Por lo tanto, es deseable que dicho equipo de medida esté provisto de una capacidad de auto-calibración con el fin de evitar visitas in situ para fines de calibración.

Una calibración del equipo de medida, tal como analizadores de señales, se suele realizar por el fabricante del equipo. En el contexto del control de interferencias, esto exige que el equipo se envíe al fabricante para su calibración o que personal cualificado calibre el equipo in situ. Ambos métodos tienen inconvenientes con respecto a los costes y a los tiempos inactivos del sistema de control de interferencias.

OBJETIVO DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un método para la auto-calibración de desviaciones de frecuencias de señales procedentes de un satélite GNSS en un equipo de medida de un sistema de control de interferencias. Es, además, un objetivo de la invención dar a conocer un dispositivo de auto-calibración que emplee dicho método y un sistema de control de interferencias con dicho dispositivo de auto-calibración.

El objetivo de este método se consigue por el método con las características estipuladas en la reivindicación 1.

El método de la invención comprende las etapas de:

a) muestrear datos I/Q (en fase/cuadratura) en una banda de frecuencia de GNSS utilizando el equipo de medida del sistema de control de interferencias;

b) adquirir una o más señales de navegación de GNSS a partir de dichos datos I/Q;

c) proporcionando dicha adquisición de la etapa b) una estimación de al menos una frecuencia portadora de la señal satelital de dicho satélite;

d) calcular la visibilidad de dicho satélite a partir de los denominados datos de efeméride o de almanaque y determinar

la frecuencia prevista de dicha portadora de la señal satelital a partir de dichos datos de órbita de satélite y de la posición conocida de la antena de medida;

e) comparar la frecuencia portadora de la señal satelital prevista con la frecuencia portadora de la señal satelital estimada y calcular un valor de desviación de frecuencia como la diferencia entre dichas dos frecuencias;

f) memorizar dicho valor de desviación de frecuencia en una memoria y

g) utilizar dicho valor de desviación de frecuencia memorizado para compensar la desviación de frecuencia de al menos una medida en el futuro.

De este modo, la invención consiste en un método que permite una auto-calibración de las desviaciones de frecuencias en el equipo de medida de un sistema de control de interferencias.

VENTAJAS DE LA INVENCIÓN

El método de auto-calibración, según la invención, consiste en muestrear datos I/Q utilizando el equipo de medida del sistema de control de interferencias, para adquirir señales de los satélites de navegación contenidas en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para auto-calibración de desviaciones de frecuencias de señales procedentes de un satélite GNSS en un equipo de medida de un sistema de control de interferencias en donde dicho equipo de medida tienen una antena de 5 medida de una posición conocida, comprendiendo dicho método las etapas siguientes:

a) muestrear datos I/Q en una banda de frecuencia GNSS utilizando el equipo de medida del sistema de control de interferencias;

b) adquirir una o varias señales de navegación GNSS a partir de dichos datos I/Q;

c) proporcionando dicha adquisición de la etapa precedente de una estimación de al menos una frecuencia portadora de señal satelital de dicho satélite;

d) calcular la visibilidad de dicho satélite a partir de los así denominados datos de efemérides o de almanaque y determinar la frecuencia prevista de dicha portadora de señal satelital a partir de dichos datos de órbita del satélite y de la posición de antena de medida conocida;

e) comparar la frecuencia de portadora de la señal satelital prevista con la frecuencia de portadora de la señal satelital 20 estimada y calcular un valor de desviación de frecuencia como siendo la diferencia entre dichas dos frecuencias;

f) memorizar dicho valor de desviación de frecuencia en una memoria y

g) utilizar dicho valor de desviación de frecuencia memorizado para compensar, en el futuro, la desviación de 25 frecuencia de al menos una medida.

2. El método según la reivindicación 1,

en donde la adquisición de señales de navegación en la etapa b) se realiza estableciendo una correlación de los datos 30 I/Q muestreados con señales de réplica adecuadas de diferentes fases de código y frecuencias portadoras.

3. El método según la reivindicación 1 o 2,

en donde en la etapa de estimación de la frecuencia portadora de la señal satelital, se utiliza la visibilidad del satélite, que 35 se calcula a partir de datos de efeméride o de almanaque conocidos.

4. El método según una de las reivindicaciones 1 a 3,

en donde la frecuencia de portadora de la señal satelital prevista se determina a partir de la posición conocida de la 40 antena del equipo de medida, de la posición del satélite y de la velocidad del satélite.

5. El método según una de las reivindicaciones 1 a 4,

en donde la adquisición de las señales de navegación a partir de dichos datos I/Q se realiza en dos sub-etapas: 45 b1) realizar, en primer lugar, una así denominada sub-etapa de adquisición bruta y

b2) proceder, a continuación, a una sub-etapa de adquisición de un ajuste operativo adecuado.

6. El método según la reivindicación 5,

en donde, en dicha sub-etapa de adquisición de ajuste operativo adecuado, se aplica una técnica de adquisición con grupos de frecuencias estrechos.

7. El método según la reivindicación 5,

en donde en dicha sub-etapa de adquisición de ajuste operativo adecuado, los datos I/Q muestreados en la etapa a) se procesan en una puesta en práctica en bucle de seguimiento inicializada a partir de los resultados de la adquisición bruta de la sub-etapa b1) .

8. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en donde el valor de desviación de frecuencia se calcula en más de una frecuencia de interés.

9. Un dispositivo de auto-calibración para calibrar desviaciones de frecuencias de señales procedentes de un satélite GNSS en un equipo de medida de un sistema de control de interferencia, en donde dicho equipo de medida tiene una antena de medida de una posición conocida,

caracterizado porque el dispositivo comprende un medio para realizar las etapas según una de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un sistema de control de interferencias que comprende un equipo de medida provisto de un dispositivo de autocalibración según la reivindicación 9.

Antena Terminal distante

Extremo frontal RF Equipo de medida

Suministro eléctrico

Cadena de medición

Muestreo datos I/Q

Adquisición señal GNSS

Estimación de frecuencia portadora

Memorización datos calibración desviación frecuencia

Compensación desviación frecuencia

Órbitas satelitales Cálculo frecuencia portadora prevista Posición antena cadena medición


 

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