• Le projet EDG²E

Le projet EDG²E (Equipment for Dual Frequency Galileo GPS and EGNOS) a démarré en avril 2017 et se terminera avec des essais en vol prévus fin 2021. EDG²E - initié par la GSA - a vocation à développer un prototype de récepteur bi-fréquence multi-constellation, permettant d'améliorer les capacités de navigation, de soutenir la standardisation et la préparation à la certification. Ce projet de quatre ans permet de soutenir la mise en place de la constellation de satellites Galileo, ausein d’une équipe dirigée par Thales et comprenant ATR, Thales Alenia Space, Dassault Aviation, la DGAC et AKKA.

Au cours de la prochaine décennie, l’objectif est d’équiper les avions avec EDG²E – le récepteur nouvelle génération - rendant la navigation plus sûre et plus précise.

Un récepteur de nouvelle génération

Le récepteur GNSS est la pierre angulaire de la navigation par satellite. Le prototype de récepteur mis au point dans le cadre du projet EDG²E utilisera les signaux des systèmes de positionnement européen Galileo et américain GPS, complétés par la multi-constellation SBAS EGNOS. Il fournira aux systèmes de navigation aérienne une plus grande précision de positionnement , une meilleure disponibilité et une meilleure intégrité des signaux.

Grâce à un encombrement minimal et à des capacités de calcul plus puissantes, EDG²E réhausse le standard des récepteurs GNSS.

Les avantages apportés par le prototype EDG²E peuvent bénéficier à toutes les communautés d’utilisateurs dont les enjeux de sécurité sont critiques (drones, rail) pour permettre aux opérateurs concernés d’exécuter leurs missions avec plus de sécurité et d'efficacité.

Un récepteur de nouvelle génération

Le récepteur GNSS est la pierre angulaire de la navigation par satellite. Le prototype de récepteur mis au point dans le cadre du projet EDG²E utilisera les signaux des systèmes de positionnement européen Galileo et américain GPS, complétés par la multi-constellation SBAS EGNOS. Il fournira aux systèmes de navigation aérienne une plus grande précision de positionnement, une meilleure disponibilité et une meilleure intégrité des signaux.

Grâce à un encombrement minimal et à des capacités de calcul plus puissantes, EDG²E réhausse le standard des récepteurs GNSS.

Les avantages apportés par le prototype EDG²E peuvent bénéficier à toutes les communautés d’utilisateurs dont les enjeux de sécurité sont critiques (drones, rail) pour permettre aux opérateurs concernés d’exécuter leurs missions avec plus de sécurité et d'efficacité.

Le récepteur EDG²E

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Le récepteur EDG²E Etage de Fréquence L'interface RF transforme le signal analogique provenant de l'antenne L1/L5 en signal numérique à traiter dans les blocs de traitement du signal. Traitement du signal Le bloc de traitement du signal a pour fonction de capter les signaux satellites puis de les conserver en poursuite continue.Ce bloc attribue également les ressources matérielles disponibles en canaux du récepteur à chaque fréquence de chaque satellite qui sont utiles au récepteur (GPS, Galileo, SBAS). Il y a plusieurs étapes : d'abord l'acquisition du signal de chaque satellite pour chaque fréquence puis le suivi continu du signal. Traitement des messages Dans le bloc de traitement des messages, les informations disponibles de chaque canal satellite sont extraites. Intégrité du PVT Toutes les informations calculées par les blocs de traitement du signal et du message sont utilisées dans ce bloc. • Calcul de la position, de la vitesse et du temps (PVT) • Suivi de l'intégrité (SBAS et/ou RAIM/FDE et/ou ARAIM) pour vérifier l'adéquation des performances de positionnement avec les opérations aériennes en vol (en route, terminal, approche, atterrissage,...) • Gestion des modes primaire, alternatif et de secours du récepteur. Alimentation Transforme l’alimentation électrique de l’appareil en courant électrique nécessaire au récepteur, aux composants de la carte et aux circuits intégrés. Le bloc I/O Fournit toutes les informations nécessaires à l'avion via des interfaces standardisées comme ARINC 429. Ce bloc reçoit également des instructions de l'avion pour commander des modes spécifiques comme la navigation ou l'approche.

Le récepteur EDG²E

1. Etage de Fréquence
L'interface RF transforme le signal analogique provenant de l'antenne L1/L5 en signal numérique à traiter dans les blocs de traitement du signal.
2. Traitement du signal

Le bloc de traitement du signal a pour fonction de capter les signaux satellites puis de les conserver en poursuite continue. Ce bloc attribue également les ressources matérielles disponibles en canaux du récepteur à chaque fréquence de chaque satellite qui sont utiles au récepteur (GPS, Galileo, SBAS). Il y a plusieurs étapes : d'abord l'acquisition du signal de chaque satellite pour chaque fréquence puis le suivi continu du signal.

3. Traitement des messages

Dans le bloc de traitement des messages, les informations disponibles de chaque canal satellite sont extraites.

Intégrité du PVT

Toutes les informations calculées par les blocs de traitement du signal et du message sont utilisées dans ce bloc.

  • Calcul de la position, de la vitesse et du temps (PVT)
  • Suivi de l'intégrité (SBAS et/ou RAIM/FDE et/ou ARAIM) pour vérifier l'adéquation des performances de positionnement avec les opérations aériennes en vol (en route, terminal, approche, atterrissage,...)
  • Gestion des modes primaire, alternatif et de secours du récepteur.
5. Le bloc I/O

Fournit toutes les informations nécessaires à l'avion via des interfaces standardisées comme ARINC 429. Ce bloc reçoit également des instructions de l'avion pour commander des modes spécifiques comme la navigation ou l'approche.

6. Alimentation

Transforme l’alimentation électrique de l’appareil en courant électrique nécessaire au récepteur, aux composants de la carte et aux circuits intégrés.

Les domaines d’application

Avions et Helicoptères

Dans le cadre du champ d'activité PBN actuel, les avantages apportés par les récepteurs SBAS DFMC ont été énumérés dans le concept d'exploitation de l'OACI pour les récepteurs SBAS DFMC (voir la liste des documents de référence). De nouvelles opérations d'approche et d'atterrissage avec des enjeux opérationnels moins critiques seront également disponibles grâce aux récepteurs DFMC SBAS.

Drones

Les drones utiliseront le GNSS pour naviguer en toute sécurité et aussi pour contenir le drone dans des limites d'opérations spécifiques (géocaging de drone). Les drones opèrent à basse altitude et dans les zones urbaines, l'un des environnements les plus difficiles. L'amélioration de la précision, de la disponibilité et de l'intégrité des récepteurs DFMC SBAS apportera des performances immédiates.

Rail

Les systèmes de signalisation ferroviaire évoluent vers des systèmes de positionnement continu basés sur le GNSS (ERTMS niveau 3) en remplacement du système de positionnement non continu utilisé aujourd'hui avec les capteurs au sol. Les conditions de réception des signaux GNSS sont très exigeantes et les performances fournies par SBAS DFMC seront nécessaires pour répondre aux exigences d'intégrité et de précision.

Roadmap

GNSS Receiver Standardization

1. Spécifications
Formulation écrite des performances attendues du récepteur en prenant en compte les exigences MOPS et l'expérience GNSS de Thales.
2. Définition de l'architecture
Le but est de définir une solution de récepteur DFMC qui assure le traitement adéquat des signaux satellites Galileo/EGNOS en complément de la solution GPS/SBAS existante.
3. Développement d'un prototype fonctionnel
Développement d’un module de traitement logiciel des messages et calculs des Positions, Vitesse et Temps
4. Développement du prototype
Développement d'une solution de récepteur embarqué, prête pour les essais en vol.
5. Vérification
S'assurer du respect des spécifications et des exigences en matière de sécurité des vols.
6. Test en vol
Évaluation in-situ

Glossary

ARAIM: Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring

ARINC: Aeronautical Radio Incorporated (provides aeronautical standard)

CONOPS: A CONcept of OPerationS is a document describing the operational use of a proposed system

DFMC: Dual Frequency Multi Constellation

EASA: European Aviation Safety Agency

EDG²E: Equipment for Dual Frequency Galileo GPS and EGNOS

EGNOS: European Geostationary Navigation Overlay Service

ERTMS: European Rail Traffic Management System

ETSO: European Technical Standard Order. Defined by EASA, it gives the requirements that an airborne equipment must meet.

EUROCAE: EURopean Organization for Civil Aviation Equipment

FAA: Federal Aviation Administration (US)

FDE: Fault Detection and Exclusion (detects the presence of a failing satellite and removes it from the positoning)

GNSS: Global Navigation Satellite System

GPS: Global Positioning System

GSA: European Global Navigation Satellite System Agency

ICAO: International Civil Aviation Organization

MOPS: Minimum Operation Performance Standards

PBN: Performance-Based Navigation

PVT: Position, Velocity and Time estimation

RAIM: Receiver Autonomous Integrity Monitoring

RF FRONT END: Radio Frequency frond end

RTCA: Radio Technical Commission for Aeronautics

SARPS: Standards and Recommended Practices

SBAS: Space Based Augmentation System

TSO: Technical Standards Orders