groupe navigation telecom sudparis institut mines-telecom
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Une vision de la géolocalisation et des technologies associées. Groupe Navigation Telecom SudParis Institut Mines-Telecom. Nel SAMAMA. Géolocalisation : ça sert à quoi ?. Dans les temps anciens Revenir à son point de départ, principalement en mer Préparer sa route - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Navigation Group
Groupe NavigationTelecom SudParis
Institut Mines-Telecom
Une vision de la géolocalisation et des technologies associées
Nel SAMAMA
Navigation Group
Dans les temps anciensRevenir à son point de départ, principalement en merPréparer sa routeSe partager le Monde …
Dans les temps récentsSe déplacer efficacement dans une zone plutôt inconnue (navigation!)
Aujourd’hui … et demainComme avant, mais en plus relier le virtuel au réel
Géolocalisation: ça sert à quoi?
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Communauté « Positionnement »IndoorFusion de constellations, de signaux, etc.Hybridation
Communauté « Télécommunications »Services et applicationsOptimalisations diverses (routage, etc.)Réseaux véhiculaires (Echanges infrastructures terminaux)Positionnement (aussi!)
Communautés « Energie », « Environnement », …
Géolocalisation et Recherche?
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Un ensemble de données d’espace et de temps Pas indispensable (on s’en passe bien pour le moment dans de nombreux domaines)Certainement fort utile à des fins « d’optimalisation »Ayant un lien « assez clair » avec la « mobilité »
Avec des moyens techniques associésTrès divers dans les approches et les technologiesTrès divers dans les performancesTrès divers dans les niveaux de maturité
Mais nous ne sommes qu’au tout début de l’histoire …Horloge individuelle portative synchronisée (fin XVIIIème)Positionnement individuel portatif synchronisé (fin XXème)
Géolocalisation: c’est quoi en réalité?
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Pour le grand publicDes choses existent mais si on veut aller plus loin il faudrait adresser le problème de la continuité du service …
… à coût quasi nul (pour l’infrastructure et le terminal) …… sans « réelles » spécifications utilisateurs (ou « trop »)
Dans le domaine professionnelLes évolutions actuelles sont incrémentales et il faut toujours penser en termes de fiabilité et de performances
Pour la rechercheLes travaux sont menés sans échanges entre les communautés !
Géolocalisation: y a-t-il un besoin?
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Il apparaît ainsi assez clairement
qu’il existe de nombreuses pistes technologiques (actuelles et futures) qu’elles présentent toutes de fortes limitations que les diverses communautés n’interagissent que faiblement
► Il me semble manquer la volonté d’échanger et de mutualiser (ce
qui réclame un réel effort il est vrai) afin de chercher à dépasser l’horizon proche
► Nous sommes très disponibles pour aller dans ce sens … et plein d’énergie ! RT 8 ?
Alors que fait-on avec la géoloc ?
Navigation Group
Nos travaux dans ce contexte:
une approche de lacontinuité du service de positionnement
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Source: Global Positioning, WileyDe nombreuses solutions ont été proposées
Les nombreuses solutions
Techniques Indoors OutdoorsNetwork of sensors 1 cm to few meters Not Suitable*Vision based few cm < 1mQR Code / Bar Code few cm to 1 m few cm to 1 mRF ID < 1 m < 1 mWLAN few m Not Suitable*UWB 10 cm Not Suitable*Cell-Id 500 m to 10 km 100 m to 10 kmRadar few cm few cm to few mE-OTD (2G) / TDOA (3G) >> 200 m < 100 mGNSS Not Available a few m A-GNSS few m to Not Available a few mPseudolites 10 cm a few m Transmitters few dm to few m a few mInertial < 1 m (time dependent) < 1 m (time dependent)... ... ...
Navigation Group
7.6703 7.6710
45.1116
45.1120
AP1
AP2
AP3
AP4
Actuallocation
Calculatedlocation
Symbolic positioningresulting area
Définition de zones géographiques en fonction du niveau du signal reçu (RSSI) pour chaque point d’accès
Calcul par intersections de zones
Résultat obtenu symbolique peu précis fiable Adaptable à toutes lesconfigurations
Positionnement WLAN symbolique
Approche WiFi
Navigation Group
Définition d’un « environnement » de simulation
Utilisation de diverses « technologies » WiFi, BT, UWB,
GSM/UMTS, GPS, Pseudolites, etc. Choix d’une densité de nœuds de diverses technologies
-500
50100
150200
0
50
100
150
200
0
5
10
15
20
Graphe géographique estimé et liens
Exploitation de l’ensemble des liens radio entre terminaux
Approche Réseaux Connectés
Navigation Group
Approche Radar et tags actifs
6-7GHz
7.5-8.5 GHz
Duplexeur
BPF: filtre passe bandeLPF: filtre passe bas
Principe du système de localisation en coordonnées polaires en 2D
Navigation Group
Mesures de distances en TR-UWB
Principe de la Time Delayed Sampling & Correlation (TDSC)Envoi d’un doublet décalé dans le tempsPremiers résultats
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1Registre A - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1
Registre B - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
00.02
0.04
Corrélation glissante entre registres- OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.03-0.02-0.01
00.01
Dérivée de la Corrélation glissante entre registres- OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1Registre A - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1
Registre B - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
00.02
0.04
Corrélation glissante entre registres- OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.03-0.02-0.01
00.01
Dérivée de la Corrélation glissante entre registres- OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1Registre A - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1
Registre B - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
00.02
0.04
Corrélation glissante entre registres- OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.03-0.02-0.01
00.01
Dérivée de la Corrélation glissante entre registres- OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1Registre A - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1
Registre B - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
0
0.02
0.04
Corrélation glissante entre registres- OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.03-0.02-0.01
00.01
Dérivée de la Corrélation glissante entre registres- OP2
a)
b)
c)
d)
sub-block
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0 .1
0
0.1Reg is tre A - OP 3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0 .1
0
0.1Reg is tre B - OP 3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
00.020.04
Corré lation g lis sante entre reg is tres - OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10-8
-0 .03-0.02-0.0100.01
D érivée de la Cor rélat ion g l is s ante ent re regis tres - OP 2
WfT
0 0.2 0. 4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.1
0
0.1Regist re A - O P3
0 0.2 0. 4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10-8
-0.10
0.1Regist re B - O P3
0 0.2 0. 4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10-8
00.020.04
Corré la tion gl iss ante en tre regis tres- O P2
0 0.2 0. 4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10-8
-0 .03-0.02-0.01
00.01
D érivée de la Corré la tion g l is s ante entre r eg is tres - OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10- 8
-0 .1
0
0.1Regis tre A - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10- 8
-0 .1
0
0.1
Regis tre B - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10- 8
00.020.04
Corré la tion g lis sante entr e reg is tres- O P2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10- 8
-0 .0 3-0.0 2-0.0 100.01
Dér ivée de la Corré lation g l iss ante entre reg is tres - OP2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10-8
-0.1
0
0.1Registre A - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.10
0.1Registre B - OP3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6x 10-8
00.020.04
C orré la tio n gl is sante entre reg istres - O P2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10-8
-0.03-0.02-0.0100.01
Déri vée de la Corré la tion gl is sant e entre reg is tres - OP 2correlation step D f
first value higherthan threshold
time, x 10-8 s
time, x 10-8 s
time, x 10-8 s
time, x 10-8 s
maximum correlation
Référence transmise
Impulsion d’information
Corrélation
Vitesse de corrélation
Résultats expérimentaux
TD
Navigation Group
Omniprésence du GPS … de GLONASS, de Galileo, de Beidou, …
Les nouveaux utilisateurs
Navigation Group
“Les Répélites”
ReceiverReceiver
D12Dcable
d4d3d2
d1
D23 D34
PRIk PRj + Dcable + Duw + dk
D12Dcable
d4d3d2
d1
D23 D34
PRIk PRj + Dcable + Duw + dk
SignalGenerator
ReceiverReceiver
D12Dcable
d4d3d2
d1
D23 D34
PRIk PRj + Dcable + Duw + dk
D12Dcable
d4d3d2
d1
D23 D34
PRIk PRj + Dcable + Duw + dk
SignalGeneratorGénérateur de signal
Répélite 1
Répélite 2
Répélite 3
Répélite 4
Mesures de la porteuse possiblesSynchronisation automatiquePositionnement dynamique
Effet d’éblouissementMulti-trajets
Approches GNSS Indoor
Navigation Group
Suppression de l’éblouissement
Générateur deSéquence maximale
Répélite 1 Répélite 2 Répélite i Répélite n
Principe général
la transmission de deux codes retardés et en opposition de phase des traitements spécifiques au niveau du récepteur afin d’éliminer les
termes d’interférence l’utilisation d’une séquence maximale
Approches GNSS IndoorLe Near-Far dans le système « répélites »
Navigation Group
DD
DD
22
22
2222QLQEQPILIEIPQEIED
D
D
Nkkk
Nkkk
AQLQE
AILIE
0
0
)ˆsin(2
)ˆcos(2
Peut être obtenu avec les corrélateurs classiques E, L et P
Avantages Simple: pas besoin de hardware spécifique Temps réel
Pour des muti-trajets inférieurs à ½ chip (146m), on montre que
Multi-trajets: l’approche proposéeSMICL: Short Multipath Insensitive Code Loop
D
D
2
0
2
0
22 )ˆsin(2
)ˆcos(2 Nk
kkNk
kk AQPAIPQEIED
Ainsi, le discriminateur proposé (SMICL)
Approches GNSS IndoorMulti-trajets et système « répéteurs »
Navigation Group
-0,3
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,625 0,75 0,875 1 1,125 1,25 1,375 1,5
Multipath relative delay (chips)
Cod
e lo
op tr
acki
ng e
rror
(chi
p)
In-phase multipath SMICLOut-of-phase multipath SMICLIn-phase multipath NCOut-of-phase multipath NCIn-phase multipath SDLLOut-of-phase multipath SDLL
SMICL – enveloppes des erreurs (simulations)
Récepteur non filtré
Approches GNSS IndoorMulti-trajets et système « répéteurs »
Navigation Group
Afin d’améliorer la précision du positionnement
Approche classique de lissage du code par la porteuse mesures de code non ambigües mesures de code "précises"
OKProblème: Le code est trop bruité en intérieur, principalement à cause des travaux multiples
SMICL
Approches GNSS IndoorL’amélioration de la précision dans le système « répélites »
Navigation Group
Précision bien en dessous du mètre en relatifPositionnement relatif: position initiale connue
Approches GNSS IndoorPremiers résultats en positionnement relatif
Navigation Group
Moyenne des mesures de codes sur 10 secondes
Position initiale partiellement résolue
Approches GNSS IndoorPremiers résultats en positionnement absolu
Positionnement absolu: position initiale inconnue
Navigation Group
Précision bien en dessous du mètre en relatifDéploiement typique
Approches GNSS IndoorVersion actuelle du système
Navigation Group
Résultats stabilisés et représentatifs de l’approche
Approches GNSS IndoorDerniers résultats en positionnement relatif
Navigation Group Notre proposition de continuité globaleCEA-LIST/LISA & IMT/Groupe Navigation
Les techniques retenues pour l’extérieur GNSS Inertiel
Les techniques retenues pour l’intérieur GNSS Indoor Inertiel
Les grandes lignes Couvrir le large éventail des environnements indoor En combinant radio (larges espaces) et inertiel (milieux plus confinés) Ce qui permet un calibrage régulier de l’inertiel Continuité globale entre extérieur (GNSS+Inertiel) et intérieur
(GNSS+Inertiel)! Complément des systèmes actuels également pour l’extérieur!!
ReceiverReceiver
D12Dcable
d4d3d2
d1
D23 D34
PRIk PRj + Dcable + Duw + dk
D12Dcable
d4d3d2
d1
D23 D34
PRIk PRj + Dcable + Duw + dk
SignalGenerator
ReceiverReceiver
D12Dcable
d4d3d2
d1
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PRIk PRj + Dcable + Duw + dk
D12Dcable
d4d3d2
d1
D23 D34
PRIk PRj + Dcable + Duw + dk
SignalGenerator