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Deep-R : une technologie GPS révolutionnaire

Un nouveau brevet visant à révolutionner les performances des récepteurs GPS vient d’être déposé par l’entreprise canadienne Baseband Technologies Inc.

Son fondateur et CEO, Francis Yuen, ainsi que Zhe Liu, expert en Radionavigation GNSS, ont mené plusieurs études afin de développer une nouvelle technologie de récepteurs GPS. Les travaux ont porté leurs fruits en conduisant à la naissance de « Deep-R ».

En quoi cette technologie est-elle une petite révolution ?

Les récepteurs GPS conventionnels utilisent un processeur de bande de base, généralement une puce. Selon les propres propos de Francis Yuen, « Le problème avec les technologies actuelles des récepteurs GPS est qu’ils ont besoin de plus de 60 secondes pour acquérir une position fixe ». Le remplacement d’une puce par un logiciel fonctionnant sur un ordinateur ou un processeur intégré (ARM9, XScale,…) réduit le temps d’acquisition du signal à 1-2 secondes, contre 60 habituellement. Le prix du composant s’avère également plus faible, ce qui a un impact évident sur le coût de l’appareil pour le consommateur.

D’autre part, l’utilisateur bénéficie des dernières mises à jour du logiciel. Le récepteur GPS peut de ce fait constamment évoluer pour tenir compte des améliorations disponibles, ce qui n’est pas possible avec un processeur de bande de base.

Toutefois, les technologies de récepteur GPS basées sur logiciel souffrent d’un inconvénient majeur : elles ont besoin d’un processeur et de ressources mémoires importants pour s’exécuter.

La technologie Deep-R a été spécialement pensée pour effacer ces problèmes en permettant la naissance d’un récepteur GPS nouvelle génération capable de fournir un niveau de précision plus élevé et de réduire sensiblement le temps d’acquisition du signal GPS tout en étant moins gourmand en ressources (mémoire, consommation énergétique).

Au bilan, seul 100 ms sont nécessaires pour calculer le trio position, vitesse, temps, contre en moyenne 60 secondes avec un récepteur classique. L’avantage direct est un énorme gain de consommation, et donc d’autonomie.

La consommation instantanée est en revanche plus élevée qu’avec un récepteur classique : 310 mAh contre 30mAh, ce qui nécessitera d’utiliser des batteries avec une assez forte capacité de décharge instantanée (LiPo ou LiIon).

Comment fonctionne la technologie Deep-R ?

La puce GPS contenue dans les récepteurs conventionnels est remplacée par un circuit intégré radiofréquence (RFIC) (de faible coût) et un algorithme de traitement de signaux qui fonctionne sur le microprocesseur du système hôte. Le rôle du RFIC consiste à extraire, convertir en une fréquence plus basse et démoduler les signaux GPS, ainsi qu’à générer des formats I/Q digitaux. Les récepteurs GPS classiques utilisant un logiciel font l’acquisition de tous les satellites visibles, suivent ensuite le signal GPS, suppriment le code C/A et l’onde porteuse pour ne récupérer que les bits de données de navigation qu’ils décodent. D’autres informations sont aussi collectées comme les données d’éphéméride (qui permettront de déterminer la position du satellite au moment de la transmission). Mais le calcul de la position, de la vitesse et du temps nécessitent des données de navigation GPS en temps réel, ce qui rend le procédé très lourd et relativement énergivore.

La technologie de récepteur GPS basée sur logiciel Deep-R utilise une autre approche : le suivi et le décodage des informations de navigation sont cette fois effectués en discontinu. Seul un échantillon I/Q de 2ms et des données d’éphéméride actualisées sont nécessaires pour déterminer la position, la vitesse et le temps en seulement 100 ms. Pour obtenir ces données d’éphéméride, des méthodes performantes de compression de data sont utilisées pour que le transfert des informations relatives aux trajectoires orbitales des satellites soit effectué rapidement. Les algorithmes de prédiction de la position des satellites sont disponibles pour 28 jours, contre 10 jours maximum avec un système conventionnel doté du A-GPS. Le récepteur dispose donc constamment d’informations à jour pour effectuer ses calculs.

Avec une acquisition du signal plus rapide, un coût peu élevé et une consommation faible, la technologie Deep-R est parfaitement adaptée aux besoins du marché des objets connectés travaillant avec le gps. Pour l’heure, nous n’avons pas d’info sur la taille de ce système, mais nous pouvons raisonnablement espérer qu’un jour cette technologie pourra être intégrée dans nos traceurs GPS.