Impact des multitrajets sur les performances des systèmes de navigation par satellite : Contribution à l'amélioration de la précision de localisation par modélisation bayésienne. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Multipath impact on the perfomances of satellite navigation systems: Contribution to the enhancement of lacation accuracy though bayesian modeling

Impact des multitrajets sur les performances des systèmes de navigation par satellite : Contribution à l'amélioration de la précision de localisation par modélisation bayésienne.

Résumé

Most of the GNSS-based transport applications are employed in dense urban areas. One of the reasons of bad position accuracy in urban area is the obstacle's presence (building and trees). Many solutions are developed to decrease the multipath impact on accuracy and availability of GNSS systems. Integration of supplementary sensors into the localisation system is one of the solutions used to supply a lack of GNSS data. Such systems offer good accuracy but increase complexity and cost, that become inappropriate to equip a large fleet of vehicles. This thesis proposes an algorithmic approach to enhance the position accuracy in urban environment. The study is based on GNSS signals only and knowledge of the close reception environment with a 3D model of the navigation area. The method impacts the signal filtering step of the process. The filtering process is based on Sequential Monte Carlo methods called particle filter. As the position error in urban area is related to the satellite reception state (blocked, direct or reflected), information of the receiver environment is taken into account. A pseudorange error model is also proposed to fit satellite reception conditions. In a first work, the reception state of each satellite is assumed to be known. A Markov chain is defined for a know trajectory of the vehicle and is used to determine the successive reception states of each signal. Then, the states are estimated using a Dirichlet distribution. Main added-value of the thesis are, from one side, the pseudoranges error modelling evolving function of the close environment of reception, from the other side, an enhancement of accuracy based on these error models. Key words : Satellite navigation, GNSS receiver, urban area, multipath, gaussian mixture model, bayesian estimation, particle filtering, jump Markov system, information fusion.
Bon nombre d'applications transport intégrant les systèmes de navigation par satellite GNSS (Global Navigation Satellite System) traversent des zones urbaines. L'une des raisons de la mauvaise précision obtenue dans ces zones est la présence d'obstacles (bâtiments, arbres...). Différentes solutions sont développées pour diminuer l'influence des multitrajets sur la précision et la disponibilité des systèmes GNSS. L'intégration de capteurs supplémentaires dans le système de localisation permet de compenser notamment l'absence de données satellitaires. Un tel système est certes d'une bonne précision mais sa complexité et son coût limitent leur usage, en particulier lorsqu'il s'agit d'équiper d'importantes flottes de véhicules. Dans cette thèse, nous avons choisi une approche algorithmique dont le but est d'améliorer la précision des systèmes GNSS en milieu urbain. L'étude se base sur l'utilisation des signaux GNSS uniquement et une connaissance a priori de l'environnement proche du récepteur. La thèse propose un nouveau modèle d'erreurs de pseudo-distances adapté aux conditions de réception du signal et donc fonction du milieu traversé. L'erreur de position en milieu urbain est en effet liée à l'état de réception des signaux satellitaires (bloqué, direct ou réfléchi). Dans un premier temps, l'état de réception de chaque satellite reçu est supposé connu. Une chaîne de Markov, valable pour une trajectoire connue du mobile, est préalablement définie pour déduire les états successifs de réception des satellites. Dans une deuxième partie, on utilise une distribution de Dirichlet pour estimer les états de réception des satellites. La connaissance, puis l'estimation des états de réception, interviennent lors de l'étape de filtrage du signal reçu par le récepteur GNSS. Notre méthode se fonde sur les méthodes de Monte Carlo Séquentielles, plus connues sous le nom de filtrage particulaire et associe à chaque état de réception un modèle d'erreurs de pseudo-distances adéquat. Les contributions principales de la thèse sont, d'une part, la modélisation des erreurs de pseudo-distances adaptée à la réception de chaque satellite en milieu urbain et, d'autre part, une amélioration de la précision à l'aide du modèle d'erreur.
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Dates et versions

tel-00446552 , version 1 (13-01-2010)
tel-00446552 , version 2 (16-03-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00446552 , version 1

Citer

Donnay Fleury Nahimana. Impact des multitrajets sur les performances des systèmes de navigation par satellite : Contribution à l'amélioration de la précision de localisation par modélisation bayésienne.. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Ecole Centrale de Lille, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00446552v1⟩

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