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Stochastic assessment of GPS carrier phase measurements for precise static relative positioning / J. Wang in Journal of geodesy, vol 76 n° 2 (February 2002)
[article]
Titre : Stochastic assessment of GPS carrier phase measurements for precise static relative positioning Type de document : Article/Communication Auteurs : J. Wang, Auteur ; Chalermchon Satirapod, Auteur ; Chris Rizos, Auteur Année de publication : 2002 Article en page(s) : pp 95 - 104 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] mesurage de phase
[Termes IGN] modèle stochastique
[Termes IGN] positionnement différentiel
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] positionnement statique
[Termes IGN] variable aléatoireRésumé : (Auteur) Global positioning system (GPS) carrier phase measurements are used in all precise static relative positioning applications. The GPS carrier phase measurements are generally processed using the least-squares method, for which both functional and stochastic models need to be carefully defined. Whilst the functional model for precise GPS positioning is well documented in the literature, realistic stochastic modelling for the GPS carrier phase measurements is still both a controversial topic and a difficult task to accomplish in practice. The common practice of assuming that the raw GPS measurements are statistically independent in space and time, and have the same accuracy, is certainly not realistic. Any mis-specification in the stochastic model will inevitably lead to unreliable positioning results. A stochastic assessment procedure has been developed to take into account the heteroscedastic, space- and timecorrelated error structure of the GPS measurements. Test results indicate that the reliability of the estimated positioning results is improved by applying the developed stochastic assessment procedure. In addition, the quality of ambiguity resolution can be more realistically evaluated. Numéro de notice : A2002-019 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-001-0225-6 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-001-0225-6 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=21936
in Journal of geodesy > vol 76 n° 2 (February 2002) . - pp 95 - 104[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 266-02021 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Analyse statistique des données expérimentales / K. Protassov (2002)
Titre : Analyse statistique des données expérimentales Type de document : Monographie Auteurs : K. Protassov, Auteur Editeur : Les Ulis : EDP Sciences Année de publication : 2002 Collection : Grenoble Sciences Importance : 148 p. Format : 17 x 60 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-2-86883-590-1 Note générale : Bibliographie Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Statistiques
[Termes IGN] ajustement de paramètres
[Termes IGN] analyse de données
[Termes IGN] distribution binomiale
[Termes IGN] distribution de Cauchy
[Termes IGN] distribution de Gauss
[Termes IGN] distribution de Poisson
[Termes IGN] distribution de Student
[Termes IGN] écart type
[Termes IGN] échantillon
[Termes IGN] incertitude des données
[Termes IGN] incertitude relative
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] méthode du maximum de vraisemblance (estimation)
[Termes IGN] probabilités
[Termes IGN] propagation d'erreur
[Termes IGN] théorie des probabilités
[Termes IGN] valeur moyenne
[Termes IGN] variable aléatoireRésumé : (Editeur) Après une brève présentation des causes d'incertitudes, les distributions de probabilités les plus connues (Gauss, binomiale, Poisson) sont exposées. Ensuite, des notions plus complexes de statistique sont abordées : fonction d'une variable aléatoire, propagation des erreurs, échantillon, valeur moyenne et écart-type expérimentaux, distributions x2 et Student. Cette partie présente toute une panoplie d'outils nécessaires pour l'analyse approfondie des données expérimentales dans différentes situations (volume limité de données expérimentales, comparaisons des résultats, erreurs systématiques, etc.). Un chapitre spécial est consacré à l'ajustement des paramètres par la méthode des moindres carrés et par la méthode du maximum de vraisemblance. Des conseils pratiques sont donnés. lis permettent d'améliorer les mesures et leur analyse. Note de contenu : Pourquoi les incertitudes existent-elles ?
CHAPITRE 1. RAPPELS SUR LA THEORIE DES PROBABILITES
1.1 Probabilités
- Définitions et propriétés
- Grandeurs discrètes et continues, fonction de distribution
- Propriétés de la fonction de distribution
- Fonction de distribution de plusieurs variables
- Corrélations
1.2. Distribution de Gauss
1.3. Autres distributions élémentaires
- Distribution binomiale
- Distribution de Poisson
- Distribution de Lorentz
- Distribution gamma
1.4. Théorème central limite
CHAPITRE 2. FONCTIONS D'UNE VARIABLE ALEATOIRE
2.1. Propagation des erreurs
- Formule de propagation des erreurs
- Exemples de propagation des erreurs
- Cas des variables corrélées
2.2. Distribution de probabilité d'une fonction de variable aléatoire
- Fonction biunivoque
- Cas général
- Exemple physique
- Précision de la formule de propagation des erreurs
2.3. Niveau de confiance
CHAPITRE 3. EXPERIENCE D'UN NOMBRE LIMITE DE MESURES
3.1 Echantillon, valeur moyenne et écart-type
- Définitions et propriétés
- Précision expérimentale et chiffres significatifs
- Distribution x2
3.2 Distribution de Student
3.3. Deux résultats expérimentaux
- Comparaison de deux résultats expérimentaux
- Addition de deux résultats expérimentaux
3.4. Autres sources d'erreurs
- Incertitudes d'appareil
- Erreurs systématiques
- Comment éviter les erreurs systématiques ?
- Comment travailler avec les erreurs systématiques ?
CHAPITRE 4. AJUSTEMENT DES PARAMETRES
4.1 Méthode des moindres carrés
- Idée de la méthode des moindres carrés
- Exemple d'une fonction linéaire
4.2 Méthode du maximum de vraisemblance
- Idée de la méthode du maximum de vraisemblance
- Inégalité de Cramer-RaoNuméro de notice : 18861 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : MATHEMATIQUE Nature : Monographie Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=55496 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 18861-01 23.60 Livre Centre de documentation Mathématiques Disponible Application des méthodes de résolution d'ambigüités sur la mesure de phase GPS à l'approche de précision / J.P. Chauveau (2002)
Titre : Application des méthodes de résolution d'ambigüités sur la mesure de phase GPS à l'approche de précision : contributions méthodologiques et étude de phénomènes temporels Type de document : Thèse/HDR Auteurs : J.P. Chauveau, Auteur ; J. Lacroix, Directeur de thèse Editeur : Paris, Meudon et Nançay : Observatoire de Paris Année de publication : 2002 Importance : 144 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse présentée pour obtenir le grade de docteur de l'Observatoire de Paris en dynamique des systèmes gravitationnelsLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] ambiguïté entière
[Termes IGN] compensation Lambda
[Termes IGN] Galileo
[Termes IGN] Global Navigation Satellite System
[Termes IGN] Global Orbitography Navigation Satellite System
[Termes IGN] Global Positioning System
[Termes IGN] mesurage de phase
[Termes IGN] navigation aérienne
[Termes IGN] phase GPS
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] précision centimétrique
[Termes IGN] résolution d'ambiguïtéIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Les systèmes de positionnement par satellites GPS, GLONASS, permettent de connaître la position d'un récepteur à partir de signaux émis par plusieurs satellites. Depuis le milieu des années 80, l'aviation civile s'intéresse à ces systèmes comme moyen d'aide à la navigation pour les différentes phases de vol. Leur utilisation est devenue courante pour les phases de non-précision, mais pour les approches de haute précision (CAT Il/III) le niveau de précision exigé dépasse les performances possibles à partir des mesures de code, même après corrections différentielles.
On peut en utilisant les mesures de phase obtenir une localisation très précise (centimétrique). Cette mesure de phase correspond à la distance récepteur-satellite à un multiple entier de longueur d'onde \ près (A -_ 20cm). Il est donc nécessaire dans un premier temps de déterminer ce multiple entier (lever des ambiguïtés).
Il s'avère que les méthodes de lever d'ambiguïtés ne sont pas encore totalement fiables. Elles ne sont pas toujours adaptées à des récepteurs en mouvement et sont sensibles aux erreurs de mesures. L'intégrité du positionnement se trouve alors mis en cause. Le but de cette étude est d'évaluer les performances des méthodes de résolution d'ambiguïtés existantes et de les appliquer à l'approche de précision et à l'atterrissage pour l'aviation civile.
Des exemples d'algorithmes des deux grandes familles de méthodes (recherche statistique -méthode LSAST, optimisation combinatoire -méthode LAMBDA-) ont été analysés puis testés à partir de simulations et de mesures réelles.
Cette analyse a permis d'apporter des améliorations à la méthode LSAST. D'une part, les critères de choix des satellites qui permettent de définir l'ensemble des positions possibles ont été reliés à des critères de performances, permettant un choix plus judicieux. D'autre part, nous avons introduit des techniques d'optimisation combinatoire permettant d'obtenir un critère de test plus représentatif de la réalité statistique des mesures.
Les mesures réelles ont de plus permis de mettre en évidence des phénomènes de corrélation temporelle non pris en compte dans les méthodes. Après en avoir proposé une modélisation par des processus auto-régressifs simples, nous avons cherché quelle était leur influence sur les méthodes de résolution. Nous avons ainsi pu introduire dans la méthode LAMBDA des paramètres les prenant en compte. Un début de réflexion a aussi été mené sur le problème de la détermination en temps réel de ces corrélations.
Une comparaison de ces méthodes a également été menée de façon à déterminer si l'une d'entre elles est mieux adaptée à notre application.Numéro de notice : 68964 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Dynamique des systèmes gravitationnels : Paris, Observatoire de Paris : 2002 nature-HAL : Thèse DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45904 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 68964-01 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible Erreur induite par l'évolution diurne de la température sur deux marégraphes acoustiques en méditerranée / J. Gonella (2002)
Titre : Erreur induite par l'évolution diurne de la température sur deux marégraphes acoustiques en méditerranée Type de document : Rapport Auteurs : J. Gonella, Auteur ; Bernard Simon, Auteur Editeur : Brest : Service Hydrographique et Océanographique de la Marine SHOM Année de publication : 2002 Collection : Rapport d'Etude num. 02-02 Importance : 22 p. Format : 16 x 24 cm Langues : Français (fre) Descripteur : [Termes IGN] erreur systématique
[Termes IGN] marée océanique
[Termes IGN] marégraphe
[Termes IGN] Méditerranée, mer
[Termes IGN] température au sol
[Termes IGN] variation diurne
[Vedettes matières IGN] AltimétrieIndex. décimale : 30.52 Marégraphie et niveau moyen des mers Résumé : (Auteur) La Principauté de Monaco, qui disposait d'un marégraphe OTT, s'est dotée en 1999 d'un marégraphe MORS acoustique. Le OTT à flotteur est toujours opérationnel et les deux appareils sont situés à proximité l'un de l'autre au Port de la Condamine. La comparaison des deux mesures de niveau a montré des anomalies diurnes liées à l'évolution de la température de l'air au cours de la journée. Afin de lever le doute sur la mesure erronée, il était intéressant d'utiliser les données du MORS de Nice. Ainsi les moyennes horaires des deux marégraphes MORS (Nice et Monaco) ont été comparées aux relevés horaires des enregistrements graphiques du marégraphe OTT.
L'intérêt de cette étude réside dans le fait que les deux MORS sont implantés en Méditerranée où l'amplitude de la marée est faible. En outre, le MORS de Monaco a un capteur de température incorporé dans le sondeur acoustique, donc avec une grande constante de temps, alors que celui de Nice a subi une modification tendant à réduire cette inertie et à apporter ainsi une meilleure correction sur la vitesse du son. La comparaison de ces appareils a fait l'objet d'une étude portant plus particulièrement sur les écarts respectifs à chaque changement de saison. Les trois écarts obtenus, les deux MORS par rapport au OTT et le MORS monégasque par rapport au niçois, présentent un maximum dans la matinée et un minimum l'aprèsmidi ou le soir. L'amplitude et l'heure des extremums de l'écart entre les deux appareils de Monaco varient avec la saison. Le maximum peut atteindre 3 centimètres en juin, mais en décembre il est de l'ordre du centimètre (5 à 10 mm). Il en est de même de la variation diurne entre les deux MORS. Par contre la variation diurne de l'écart entre le MORS de Nice et le OTT ne semble pas affectée par les saisons et son amplitude reste en moyenne de l'ordre de 5 à 6 millimètres, le maximum étant atteint vers 1 lh13h TU+00. Cette étude est complétée par une analyse harmonique des écarts. Pour les deux marégraphes de Monaco, les anomalies supérieures au millimètre sont obtenues dans les groupes d'ondes encadrant SI, S2 et S3, la valeur maximale (6 mm) étant atteinte sur SI. Pour M2, l'anomalie est également supérieure au millimètre. Les groupes SI, S2 et S3 sont aussi affectés dans l'analyse de l'écart entre les deux MORS avec un maximum de 6 mm sur SI, mais le groupe M2 ne l'est pas (anomalie inférieure au mm). Entre le MORS de Nice et le OTT, l'analyse ne donne des valeurs supérieures au millimètre que pour SI (4,3 mm) et S2 d'une part, et le groupe M2 d'autre part.
Notre conclusion est que le OTT est entaché d'une erreur sur M2 (1 à 2 %) liée aux légères fluctuations du défilement graphique, mais que les deux MORS sont affectés d'une erreur systématique due à l'évolution diurne de la température. Il serait souhaitable de mieux corriger cet effet sur tous les marégraphes acoustiques implantés en Méditerranée ou de les remplacer par de nouveaux systèmes plus précis. Les capteurs électromagnétiques, maintenant mis en place pour renouveler progressivement le parc des marégraphes des côtes de France, devraient permettre d'atteindre cet objectif.Numéro de notice : 13073 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Rapport d'étude technique Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=40380 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13073-01 30.52 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible
Titre : Fast precise GPS positioning in the presence of ionospheric delays Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Dennis Odijk, Auteur Editeur : Delft : Netherlands Geodetic Commission NGC Année de publication : 2002 Collection : Netherlands Geodetic Commission Publications on Geodesy, ISSN 0165-1706 num. 52 Importance : 242 p. Format : 16 x 24 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-90-6132-278-8 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] ambiguïté entière
[Termes IGN] correction ionosphérique
[Termes IGN] correction troposphérique
[Termes IGN] données GPS
[Termes IGN] interpolation
[Termes IGN] krigeage
[Termes IGN] mesurage de phase
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] modèle de Gauss-Markov
[Termes IGN] modèle ionosphérique
[Termes IGN] modèle stochastique
[Termes IGN] propagation ionosphérique
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] réfraction atmosphérique
[Termes IGN] résolution d'ambiguïté
[Termes IGN] signal GPS
[Termes IGN] station virtuelle
[Termes IGN] traitement de données GNSS
[Termes IGN] traitement du signalIndex. décimale : 30.61 Systèmes de Positionnement par Satellites du GNSS Résumé : (Auteur) This thesis deals about geodetic applications of the Global Positioning System (GPS), in which the position of the GPS receiver must be determined with cm precision. This requires a relative measurement setup, together with an advanced processing strategy based on observations of the carrierphase of the signal. To keep it economically interesting, this CPS technique should be based on relatively short time spans in which the satellite observations are collected. The key to precise positioning using short time spans is to take advantage of the integer property of the ambiguities of the phase observations in the processing.
The above procedure has been applied in a successful way for the last decade to applications in which the distance between the receivers is restricted to about 10 km (the socalled rapidstatic and realtime kinematic GPS techniques over short distances). Above this distance, it is known that certain errors in the GPS observations start to significantly bias the computed receiver position when they are not taken care of. The aim of this research therefore is to develop a processing procedure, taking into account the errors in GPS observations due to propagation of the signals through the ionosphere, the atmospheric layer above about 80 kill. Although other errors (due to troposphere and satellite orbit) are of relevance as well, the research is restricted to an improved modelling of the ionospheric error. since it is by far the largest error. For the other errors standard modelling techniques are applied in this research. Using the procedure, it should be possible to determine the desired receiver positions with cmprecision using a short tinle span. The research is restricted to GPS receivers with a mutual distance of a few hundred km (mediumdistance baselines), located in midlatitude regions.
To facilitate a modelling of the ionospheric error, using the theor ' y of atmospheric refraction it is possible to decompose this error into a firstorder effect, which contains the gross of the error, plus some higherorder effects and a term due to bending of the signal path. Under worstcase conditions. the firstorder term may range up to about 80 m (on the GPS L2 frequency), whereas the accumulated effect of higherorder and bending terms can be tip to 4 cm (for L2). For the future L5 frequency (from 2008) these effects are even larger. Fortunately, because of the relative setup and the assumed medium distances, it is proved for this research it is allowed to neglect the higherorder and bending errors.
In the procedure a stochastic modelling of the firstorder ionospheric errors (referred to as ionospheric delays) is chosen. This means that the ionospheric delays are not modelled as completely unknown parameters, but that stochastic prior information is incorporated by means of ionospheric pseudoobservations. This model is referred to as the ionosphereweighted model: The weight of the ionospheric information can be tuned by the a priori standard deviation of the pseudoobservations. When this standard deviation is chosen zero, the ionosphereweighted model reduces to the ionospherefixed model, which is the usual processing model for shortdistance baselines (for which the ionospheric delays may be neglected). On the other hand, with an infinitely large ionospheric standard deviation, the model will be equivalent to the ionospherefloat model, in which the ionospheric delays are assumed as completely unknown parameters. This latter model is closely related to the ionospherefree combination, for which it is known that it cannot be used to achieve fast positioning results. It is shown that the ionosphereweighted model is only suitable for fast ambiguity resolution (and consequently positioning), when the ionospheric standard deviation is small. This requires very precise a priori ionospheric information.
The developed procedure consists of three steps. It is required that a user collects CPS observations in the vicinity of a network of permanent GPS stations. In the first step, the observations at the network stations are processed simultaneously using the ionosphereweighted model. Since in this research the goal is precise positioning within the shortest time span possible, i.e. instantaneous or singleepoch positioning, it is required that the network data is also processed instantaneously. To make instantaneous resolution of the network ambiguities possible, the sample values of the ionospheric pseudoobservations are temporal predictions based on estimates of previous epochs. Test computations using a network with a station spacing of more than 100 km demonstrated that in this way high network ambiguity success rates (close to 100%) can be obtained. In the second step, precise ambiguityfixed network ionospheric delays are spatially interpolated at the approximate location of the user's receiver. In the procedure for this purpose the concept of virtual reference station (VRS) observations is used. In this concept the network estimates (ionospheric delays and other parameters) are transformed to VRS observations. which should correspond to the data a real receiver would have collected at the user's location. The processing of the user's observations relative to this VRS is the third step of the procedure. Because of the presence of possible residual ionospheric delays also in this step the ionosphereweighted model is applied. The difference with the application in the network processing is that the sample values of the pseudoobservations are now taken zero. and the ionospheric standard deviation is computed as a function of the distance to the closest real network station. Using this, test computations demonstrated that instantaneous ambiguity success rates of 90% are feasible. When the ionospherefixed model would be applied, the success rates would not be higher than about 60%.Numéro de notice : 13101 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère DOI : sans En ligne : https://www.ncgeo.nl/downloads/52Odijk.pdf Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=54884 Réservation
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