Low-cost GPS/GLONASS Precise Positioning Algorithm in Constrained Environment

Sébastien Carcanague 1
1 SIGNAV - ENAC Equipe TELECOM-SIGNAV
TELECOM - ENAC - Laboratoire de Télécommunications
Résumé : Le GNSS (Global Navigation Satellite System), et en particulier sa composante actuelle le système américain GPS et le système russe GLONASS, sont aujourd'hui utilisés pour des applications géodésiques afin d'obtenir un positionnement précis, de l'ordre du centimètre. Cela nécessite un certain nombre de traitements complexes, des équipements coûteux et éventuellement des compléments au sol des systèmes GPS et GLONASS. Ces applications sont aujourd'hui principalement réalisées en environnement " ouvert " et ne peuvent fonctionner en environnement plus contraint. L'augmentation croissante de l'utilisation du GNSS dans des domaines variés va voir émerger de nombreuses applications où le positionnement précis sera requis (par exemple des applications de transport/guidage automatique ou d'aide à la conduite nécessitant des performances importantes en terme de précision mais aussi en terme de confiance dans la position -l'intégrité- et de robustesse et disponibilité). D'autre part, l'arrivée sur le marché de récepteurs bas-coûts (inférieur à 100 euros) capables de poursuivre les signaux provenant de plusieurs constellations et d'en délivrer les mesures brutes laisse entrevoir des avancées importantes en termes de performance et de démocratisation de ces techniques de positionnement précis. Dans le cadre d'un utilisateur routier, l'un des enjeux du positionnement précis pour les années à venir est ainsi d'assurer sa disponibilité en tout terrain, c'est-à-dire dans le plus grand nombre d'environnements possibles, dont les environnements dégradés (végétation dense, environnement urbain, etc.) Dans ce contexte, l'objectif de la thèse a été d'élaborer et d'optimiser des algorithmes de positionnement précis (typiquement basés sur la poursuite de la phase de porteuse des signaux GNSS) afin de prendre en compte les contraintes liées à l'utilisation d'un récepteur bas coût et à l'environnement. En particulier, un logiciel de positionnement précis (RTK) capable de résoudre les ambiguïtés des mesures de phase GPS et GLONASS a été développé. La structure particulière des signaux GLONASS (FDMA) requiert notamment un traitement spécifiques des mesures de phase décrit dans la thèse afin de pouvoir isoler les ambiguïtés de phase en tant qu'entiers. Ce traitement est compliqué par l'utilisation de mesures provenant d'un récepteur bas coût dont les canaux GLONASS ne sont pas calibrés. L'utilisation d'une méthode de calibration des mesures de code et de phase décrite dans la thèse permet de réduire les biais affectant les différentes mesures GLONASS. Il est ainsi démontré que la résolution entière des ambiguïtés de phase GLONASS est possible avec un récepteur bas coût après calibration de celui-ci. La faible qualité des mesures, du fait de l'utilisation d'un récepteur bas coût en milieu dégradé est prise en compte dans le logiciel de positionnement précis en adoptant une pondération des mesures spécifique et des paramètres de validation de l'ambiguïté dépendant de l'environnement. Enfin, une méthode de résolution des sauts de cycle innovante est présentée dans la thèse, afin d'améliorer la continuité de l'estimation des ambiguïtés de phase. Les résultats de 2 campagnes de mesures effectuées sur le périphérique Toulousain et dans le centre-ville de Toulouse ont montré une précision de 1.5m 68% du temps et de 3.5m 95% du temps dans un environnement de type urbain. En milieu semi-urbain type périphérique, cette précision atteint 10cm 68% du temps et 75cm 95% du temps. Finalement, cette thèse démontre la faisabilité d'un système de positionnement précis bas-coût pour un utilisateur routier.
Type de document :
Thèse
Signal and Image processing. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2013. English
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Contributeur : Céline Smith <>
Soumis le : mardi 25 février 2014 - 17:08:07
Dernière modification le : mercredi 29 octobre 2014 - 13:24:10
Document(s) archivé(s) le : dimanche 9 avril 2017 - 18:10:28

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Sébastien Carcanague. Low-cost GPS/GLONASS Precise Positioning Algorithm in Constrained Environment. Signal and Image processing. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2013. English. <tel-00951914>

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