Etude et mise en œuvre d'un système d'antennes intelligent pour la radio occultation GNSS depuis la terre.

Study and Implementation of a Smart Antenna System for GNSS Radio Occultation from Earth.

• Auteur / Autrice : Othmane El attiq
• Direction : Serge Reboul, Adnane Latif
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Traitement du signal et des images
• Date : Inscription en doctorat le 13/09/2024
• Etablissement(s) : Littoral en cotutelle avec Université Cadi Ayyad
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LISIC - Laboratoire d'Informatique, Signal et Image de la Côte d'Opale

Mots clés

Mots clés libres

Traitement des signaux GNSS

Réseaux d'antennes

Formation de faisceaux

Radio Occultation

GNSS Signal Processing

Antenna Arrays

Beamforming

Radio Occultation.

Résumé

La radio occultation GNSS est une technique de mesure de paramètres de l'état de l'atmosphère. La valeur de ces paramètres est utilisée dans les modèles météorologiques. Dans cette approche, un satellite en orbite basse (LEO satellite) observe les signaux émis par les satellites GNSS se trouvant à l'horizon. En effet dans ce cas les signaux transmis sont réfractés par l'atmosphère et la différence de chemin entre le trajet réfracté et le trajet direct est un paramètre qui permet de caractériser l'état de l'atmosphère. Le satellite LEO embarque un récepteur GNSS qui fournit des mesures de la distance parcourue par le signal depuis le satellite GNSS. Cette mesure est une mesure de phase. Dans cette thèse on souhaite utiliser une antenne directionnelle pilotable en direction et des traitements des signaux GNSS spécifiques. Les signaux de radio occultation sont obtenus par des satellites à basse élévation. Dans ce cas ils ont un très faible rapport signal sur bruit et sont corrompus par des multi-trajets. Pour lutter contre les multi-trajets et augmenter la puissance du signal perçu il sera étudié et mis en œuvre dans cette thèse un réseau d'antennes ayant un diagramme de rayonnement à faible ouverture (fort gain) et pilotable en direction. L'accent sera mis dans ce cas sur les techniques de traitement du signal de « beamforming » qui permettront de suivre l'occultation du signal. Pour avoir un traitement de la phase des signaux GNSS robuste il sera étudié et mis en œuvre dans cette thèse des techniques de poursuite du signal GNSS basées sur les méthodes d'estimation des directions d'arrivée (DOA). La méthode proposée sera assistée par un modèle d'évolution des satellites de radio occultation. Ce prototype sera évalué dans une expérimentation de radio occultation réalisée depuis la terre.

GNSS radio occultation is a technique for measuring atmospheric state parameters. The values of these parameters are used in weather models. In this approach, a Low Earth Orbit (LEO) satellite observes signals emitted by GNSS satellites that are located at the horizon. In this case, the transmitted signals are refracted by the atmosphere, and the difference between the refracted path and the direct path is a parameter that helps characterize the state of the atmosphere. The LEO satellite carries a GNSS receiver that provides measurements of the distance traveled by the signal from the GNSS satellite. This measurement is a phase measurement. This thesis aims to use a steerable directional antenna and specific GNSS signal processing techniques. The radio occultation signals are obtained from low-elevation satellites, which have a very low signal-to-noise ratio and are corrupted by multipath effects. To counteract multipath effects and enhance the perceived signal power, this thesis will explore and implement an antenna array with a low beamwidth (high gain) and steerable direction. The focus will be on beamforming signal processing techniques to track the signal occultation. To achieve robust GNSS signal phase processing, this thesis will study and implement GNSS signal tracking techniques based on Direction of Arrival (DOA) estimation methods. The proposed method will be supported by a model for the evolution of radio occultation satellites. This prototype will be evaluated through a ground-based radio occultation experiment.