Indoor navigation with anti-development and Kalman filtering
Navigation en intérieur avec filtrage de Kalman et anti-développement
Résumé
This thesis deals with exploiting measurements from a magneto-inertial tachometer (MIT) for indoor navigation. The aim is to collect and process data from low-cost sensors for the calculation of an adequate observer to estimate the attitude and position of the individual wearing the MIT. This method has the advantage of not requiring any pre-installation of equipment and infrastructure in buildings.The idea is, therefore, to rely on the dynamic model representing the MIT and to use a combination of different pre-filters (including the anti-development) and an extended Kalman filter. This would allow to have an estimation algorithm at a lower cost, enabling a continuous data processing, on sliding windows and proposing a more efficient algorithm for real-time processing.Experiments on the different attitude representations of the MIT’s dynamic model were carried out initially, giving the possibility to conclude the pros and cons of each representation.Afterwards, a methodology was followed to select the best combination of upstream-downstream filters through various simulations, which enabled to improve the classical extended Kalman filter.In addition to such motion estimation, it would be possible to propose a quality of estimation by providing a template containing the real value of the attitude and position, providing a ground truth, which yields to verify the performance of the selected upstream-downstream filter combination in comparison with reference data.The thesis is therefore devoted to the synthesis of new observers and to their implementation and validation on reference data.The main results suggest a noticeable impact of the pre-filtering step on the performance gain of the method compared to state of the art.
Cette thèse porte sur l'exploitation des mesures d’un tachymètre magnéto-inertielles (TMI) pour la navigation en intérieur. Il s'agit donc de prélever et traiter des données issues de capteurs bas coûts pour le calcul d'un observateur adéquat permettant d'estimer l'attitude et la position de l’individu porteur du TMI. Cette méthode présente l’avantage de ne requérir aucune pré-installation d’équipements et d’infrastructures dans les bâtiments.L’idée est donc de s’appuyer sur le modèle dynamique représentant le TMI et d’utiliser une combinaison de différents pré-filtres (dont l'anti-développement) et d’un filtre de Kalman étendu qui permettrait d’avoir un algorithme d’estimation à un moindre coût, favorisant un traitement des données en continu, sur des fenêtres glissantes et proposant un algorithme plus performant et en temps réel.Des expérimentations portant sur les différentes représentations de l’attitude du modèle dynamique du TMI ont été réalisées en premier lieu, donnant la possibilité de conclure sur les avantages et inconvénients de chaque représentation.Par la suite, une méthodologie a été suivie pour sélectionner la meilleure combinaison de filtres amont-aval à travers diverses simulations, ce qui a permis d’améliorer le filtre de Kalman étendu classique.En plus d’une telle estimation de mouvement, il serait possible de proposer une qualité d'estimation en fournissant un gabarit contenant la valeur réelle de l'attitude et de la position, fournissant une réalité terrain, ce qui permet de vérifier les performances de la combinaison filtres amont-aval choisie en comparaison avec les données de référence.La thèse se consacre donc à la synthèse de nouveaux observateurs, mais aussi à leur implémentation et à leur validation sur des données de référence.Les principaux résultats suggèrent un impact perceptible du pré-filtrage sur le gain en performance de la méthode par rapport à l’état de l’art.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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