Positionnement en environnements contraints : conception, algorithmes et technologies

Positioning in GNSS-challenged environments : design framework, algorithms and technologies

• Auteur / Autrice : Ye Lu
• Direction : Nel Samama
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et communications
• Date : Soutenance le 17/09/2015
• Etablissement(s) : Evry, Institut national des télécommunications
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Université : Université Pierre et Marie Curie (Paris ; 1971-2017)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception technique

Localisation par satellites, Systèmes de

Mots clés libres

Positionnement à l’intérieur

GNSS

Pseudolite

Repealite

Delta Range

Perte de cycle

Différence d’ordre élevé

Localisation en groupe

Indoor positioning

GNSS

Pseudolite

Repealite

Delta Range

Cycle slips

High-order difference

Batch localization

Résumé

Tandis que les humains explorent la nature sans relâche, ils font également attention à être plus conscients d'eux-mêmes, à mieux connaître ce qui les entourent, et, par exemple, à être informés de leurs positions, vitesses, ou trajectoires où qu'ils se trouvent. Les systèmes de positionnement par satellites (GNSS) ont fourni une manière de le faire à l'extérieur, devenant un assistant indispensable pour nous. Après le succès de GPS et GLONASS, Galileo et BeiDou sont actuellement en cours de déploiement, offrant plus de choix pour le positionnement autonome ou assisté. Toutefois, les signaux GNSS sont vulnérables aux obstacles: il n'y a presque pas de service GNSS à l'intérieur des bâtiments, dans les tunnels, ou dans les parkings souterrains; la continuité des services de positionnement par satellites n'est toujours pas assurée dans les ''canyons urbains''. Afin de faire face à ce problème, cette thèse est consacrée au positionnement en environnements contraints (où le GNSS n'est pas disponible), en y incluant la conception, les algorithmes et les technologies correspondantes. Un état de l'art est élaboré sur les systèmes de positionnement à radio ou à l'inertie. Parmi les technologies possibles, la discussion ne se limite pas à l'approche basée sur GNSS, mais elle est centrée sur cette dernière à cause de ses avantages et aussi de l’implication profonde de notre groupe de recherche dans ce domaine. Nous avons, d'une part, étudié la possibilité ainsi que les limites du positionnement avec une précision centimétrique en déployant notre système Repealite (i.e. un système de positionnement à l'intérieur d'une base des émetteurs GNSS spéciaux); et proposé, d'autre part, une méthode de localisation en groupe d'objets dynamiques communicants. Cette méthode procède d'une problématique délicate que l'on rencontre dans les approches GNSS, qu'est la détermination de la position initiale du récepteur. On montre en quoi elle permet également d'aller au-delà de la portée des approches classiques GNSS

While the human beings explore the nature tirelessly, they also put significant concerns to be aware of themselves, to know better of the circumstances, and to be informed with their precise positions, velocities, trajectories, and so on, in local environments. The Global Navigation Satellite Systems (GNSS) have provided an efficient method to do so outdoors, and have already become an indispensable assistant of many people. After the success of GPS and GLONASS, Galileo and BeiDou are currently under deployment, offering more choices of the independent or collaborative positioning. However, the GNSS signal is vulnerable to obstructions: almost no GNSS services are available inside buildings, tunnels, or underground parkings; the services are not always coherent in urban canyons. In order to address this problem, this thesis is dedicated to the design frameworks for the positioning in GNSS-challenged environments, as well as the corresponding algorithms and technologies. A brief survey of the latest radio-based and inertial positioning/tracking systems is provided. Among the feasible technologies, the discussion is centered on but not limited to the GNSS-based approach, which is due to the inherited advantages of this approach and also the deep engagement of our research group in this domain. We have, on one hand, explored the possibility and limitations on the centimeter-accuracy positioning with our Repealite system (i.e. a GNSS-base indoor positioning system with specific features); on the other hand, a method of batch localization for the nodes in a network of dynamic communicating objects is proposed, which is originated from an issue of the GNSS-based approach - the resolution of the receiver initial point, but then it goes beyond the scope of the “classical” GNSS-based approach