ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Journée technique ATEC ITS France
Lundi 16 mars
à l’UIC
16, rue Je...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Plan
16/03/2015 2
• Principe de localisation
• Classification des ...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Principe de localisation
• Quel emplacement? nœud, segment routier...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Principe de localisation
• Paramètres
fondamentaux
– Coordonnées a...
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Principe de localisation
Référence spatiale
Instruments de
localis...
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Classification des systèmes de localisation
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Classification des systèmes de localisation
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Classification des systèmes de localisation
• Balises fixes
• Onde...
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Systèmes à balises fixes
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Systèmes à balises fixes
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Systèmes à balises fixes
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– véhicules ou mobiles
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Systèmes à ondes radio
• Propagation des ondes
– Temps de parcours...
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Systèmes à ondes radio: cellulaire
• Principe de mesure
– Localisa...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Systèmes à ondes radio: cellulaire
• Mesure de temps
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Systèmes à ondes radio: GNSS
Source: u-blox
GNSS: Global
Navigatio...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Systèmes à ondes radio: GNSS
Pseudodistances
Récepteur: Erreur hor...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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Qualité localisation - GNSS
• Trajet test: 18 km, env. 40 min
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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Qualité localisation - GNSS
• Ecart planimétrique entre GPS “lo...
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Qualité localisation - GNSS
• Exactitude de la position: erreur...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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Qualité de la localisation - GNSS
• Exactitude de la position: ...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
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Qualité de la localisation - GNSS
• Continuité du positionnemen...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Navigation à l’estime (DR)
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DR: report de l’orientati...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Navigation à l’estime (DR)
INS roll
pitch
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accélération
∫ vites...
ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Intégration GPS/INS
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Coordonnées GPS
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ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme
Intégration GPS/INS : Exemple
GPS: conditions optimales Capteurs i...
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Synthèse
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• Définir correctement les exigences de la ...
Merci pour votre attention !
Pierre-Yves Gilliéron
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1015 Lausanne – Suisse
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Pierre-Yves GILLIERON, Research and Teaching Associate – Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, ENAC – Laboratoire TOP

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Journée Technique ATEC ITS FRANCE du 26 mars 2015
Mieux connaître les systèmes de navigation par satellite pour une mobilité plus intelligente
Atelier 1 – État de l’art, rappel des fondamentaux
Animé par François PEYRET, Directeur du laboratoire GEOLOC – IFSTTAR

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Pierre-Yves GILLIERON, Research and Teaching Associate – Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, ENAC – Laboratoire TOP

  1. 1. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Journée technique ATEC ITS France Lundi 16 mars à l’UIC 16, rue Jean Rey 75015 Paris Technologies de localisation: principes et caractéristiques Gilliéron Pierre-Yves, EFPL, Lausanne
  2. 2. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Plan 16/03/2015 2 • Principe de localisation • Classification des systèmes de localisation • Systèmes à balises fixes • Systèmes à ondes radio • GSM/cellulaire • GNSS (Global Navigation Satellites Systems) • Qualité de la localisation • Navigation à l’estime • Intégration GNSS/INS • Synthèse
  3. 3. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Principe de localisation • Quel emplacement? nœud, segment routier, zone • Que mesurer et comment? coordonnées, à intervalles réguliers (temps/espace), en continu ,…
  4. 4. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Principe de localisation • Paramètres fondamentaux – Coordonnées absolues Cartographiques Géographiques: lat. / long. – Position relative (distance, azimut) – Temps • Autres paramètres – Vitesse, accélération – Orientation, attitude
  5. 5. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Principe de localisation Référence spatiale Instruments de localisation, GNSSBase de données spatiales Algorithmes de navigation, positionnement Applications en transport et ITS
  6. 6. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Classification des systèmes de localisation
  7. 7. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Classification des systèmes de localisation • autonome - « self positioning » – GPS : position disponible pour l’utilisateur • à distance - « remote positioning » – Radar Lat : N 46° 34 ’ 12 ’’ Long : E 06° 12 ’ 25 ’’
  8. 8. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Classification des systèmes de localisation • Balises fixes • Ondes radio • Estimation de parcours (dead reckoning) T : 14h12 V = 25 km/h T : 14h33 V = 25 km/h V = 25 km/h
  9. 9. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Systèmes à balises fixes • Localisation par rapport à un point spécifique • Balises de proximité – Réception ou émission d’un message (ID) • exemple : – Véhicule ou personne équipés d’une puce électronique (RFID)  Décompte de taxes autoroutières  Passage au droit d’un portique
  10. 10. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Systèmes à balises fixes • DSRC: Dedicated Short Range Communication – Communication sans fil dédiée à courte distance – Norme développée pour les applications ITS – Bande de fréquence: 5.9 GHz – Exemple: télépéage, taxe poids lourds, systèmes coopératifs
  11. 11. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Systèmes à balises fixes Bluetooth: – véhicules ou mobiles équipés d’une interface Bluetooth – Émission automatique d’un identifiant unique servant – Application: estimation de flux de trafic
  12. 12. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Systèmes à ondes radio • Propagation des ondes – Temps de parcours des ondes – Puissance du signal • Détermination de grandeurs géométriques – distances, angle • Emetteurs et/ou récepteurs • Exemples : GNSS, radars, cellulaire
  13. 13. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Systèmes à ondes radio: cellulaire • Principe de mesure – Localisation cellulaire • Identifiant de la cellule • Détermination du secteur (ex:. 120°) • Estimation de la force du signal • Méthode simple et quasi sans calculs • Précision dépend de la densité des stations et de l’environnement 13
  14. 14. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Systèmes à ondes radio: cellulaire • Mesure de temps de parcours de signaux – Le terminal émet un signal qui peut être capté par plusieurs stations – Détermination des différences de temps par paires de stations (TDOA) – Estimation de la position par recoupement – Précision (qq m) selon la densité de stations – …et de l’environnement ! 14
  15. 15. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Systèmes à ondes radio: GNSS Source: u-blox GNSS: Global Navigation Satellites System
  16. 16. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Systèmes à ondes radio: GNSS Pseudodistances Récepteur: Erreur horloge Mesure de pseudo-distances à cause de l’erreur d’horloge du récepteur. Il faut min. 4 satellites pour déterminer une position 3D
  17. 17. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme 17 Qualité localisation - GNSS • Trajet test: 18 km, env. 40 min • Comparatif: GPS “low cost” – GPS/INS de haute précision Péri-Urbain Urbain
  18. 18. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme 18 Qualité localisation - GNSS • Ecart planimétrique entre GPS “low cost” et trajectoire de référence Ecartplanimétrique[m] Temps [s] Péri-UrbainUrbainP.-Urbain
  19. 19. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme 19 Qualité localisation - GNSS • Exactitude de la position: erreurs systématiques (ex. effet du multi-trajet)
  20. 20. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme 20 Qualité de la localisation - GNSS • Exactitude de la position: erreurs systématiques, biais Arrêt du véhicule
  21. 21. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme 21 Qualité de la localisation - GNSS • Continuité du positionnement Lacune GPS
  22. 22. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Navigation à l’estime (DR) 16/03/2015 22 DR: report de l’orientation de la trajectoire et de la distance parcourue
  23. 23. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Navigation à l’estime (DR) INS roll pitch yaw accélération ∫ vitesse ∫ déplacement vitesse angulaire ∫ angle attitude R • x Position Navigation inertielle
  24. 24. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Intégration GPS/INS x front y right z down Coordonnées GPS Navigation inertielle Trajectoire de référence Mise à jour des coordonnées ωz ωy ωx fz fy fx
  25. 25. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Intégration GPS/INS : Exemple GPS: conditions optimales Capteurs inertiels, DR seul RMS ~ 1m RMS ~ 5m
  26. 26. ITS : Mieux connaître le GNSS pour changer de paradigme Synthèse 16/03/2015 26 • Définir correctement les exigences de la localisation • Géométrique: point/arête/zone/… • Métrique: précision, continuité, disponibilité • Types de systèmes de localisation • Balises/ondes radio/estimation de parcours • Localisation ponctuelle, continue • Pas de solution universelle • Intégration: GNSS, capteurs inertiels, … • Intégrité du positionnement: concept fondamental pour des ITS exigeants
  27. 27. Merci pour votre attention ! Pierre-Yves Gilliéron EPFL – Laboratoire de Topométrie (TOPO) 1015 Lausanne – Suisse Pierre-yves.gillieron@epfl.ch Pour info: Action COST TU 1302 – SaPPART Performance du positionnement GNSS dans les applications transport www.sappart.net

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