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Termes IGN > sciences naturelles > physique > traitement du signal > prétraitement du signal > filtrage du bruit
filtrage du bruitSynonyme(s)débruitageVoir aussi |
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Development of a robotic mobile mapping system by vision-aided inertial navigation / Fadi Atef Bayoud (2006)
Titre : Development of a robotic mobile mapping system by vision-aided inertial navigation : a geomatics approach Type de document : Monographie Auteurs : Fadi Atef Bayoud, Auteur Editeur : Zurich : Schweizerischen Geodatischen Kommission / Commission Géodésique Suisse Année de publication : 2006 Collection : Geodätisch-Geophysikalische Arbeiten in der Schweiz, ISSN 0257-1722 num. 71 Importance : 157 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-908440-14-7 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] cartographie et localisation simultanées
[Termes IGN] cartographie numérique
[Termes IGN] centrale inertielle
[Termes IGN] chambre DTC
[Termes IGN] étalonnage de chambre métrique
[Termes IGN] filtre de Kalman
[Termes IGN] GPS-INS
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] navigation inertielle
[Termes IGN] navigation terrestre
[Termes IGN] orientation du capteur
[Termes IGN] position
[Termes IGN] robotique
[Termes IGN] système de numérisation mobileIndex. décimale : 35.10 Acquisition d'images Résumé : (Auteur) [...] Dans cette thèse, un système de cartographie par navigation inertielle assistée par imagerie fut développé pour des zones où les signaux satellitaires sont hors de portée, par exemple : à l'intérieur de bâtiments, dans des tunnels, des canyons urbains, des forêts, etc... Dans ce cadre, une méthodologie sur l'intégration de capteurs inertiels et vidéo fut présentée, analysée et testée lorsque la seule information disponible au départ est un ensemble de points connus en coordonnées (sans disponibilité de signaux satellitaires), en utilisant la méthode de la localisation et de la cartographie simultanées (SLAM). Cet acronyme est utilisé dans le domaine de la robotique pour décrire la problématique de la cartographie de l'environnement en utilisant cette carte pour déterminer (ou tout au moins aider à déterminer) la position de la plateforme cartographique.
En outre, un lien entre les communautés de la géomatique et de la robotique fut établi tout en soulignant les similarités et les différences avec lesquelles les dites communautés traitent le problème de la cartographie et de la navigation. En dépit de nombreuses divergences, leur but est unique : le développement d'un système de navigation et de cartographie qui n'est pas limité par des contraintes imposées par les capteurs utilisés. Traditionnellement, l'implémentation du SLAM en robotique terrestre implique l'utilisation de scanners laser pour localiser un robot dans un environnement construit, et pour cartographier cet environnement en même temps. Cependant, le SLAM de la robotique n'est pas réalisable en extérieur avec les seuls scanners laser, en raison de la complexité de cet environnement et de l'absence d'éléments géométriques simples. Dans la communauté de la robotique, l'utilisation de l'imagerie, intégrée avec des capteurs inertiels, a récemment connu un regain d'intérêt. Ces méthodes visuelles reposent sur (au moins un) appareil photo numérique ou une caméra vidéo, et utilisent un seul filtre de Kalman dont le vecteur d'état contient les coordonnées de la carte et du robot. Ce concept introduit une forte non-linéarité et complique le filtre, qui doit être exécuté à une fréquence élevée (plus de 20 Hz) avec des modèles de navigation et de carte simplifiés.
Dans cette étude, le SLAM est implémenté selon la stratégie de l'ingénierie géomatique. Deux filtres sont déployés en parallèle : l'ajustement par moindres carrés pour la détermination des coordonnées des éléments d'intérêt, et le filtre de Kalman pour la navigation. Pour ce faire, on introduit un système de cartographie mobile (indépendant de GPS) qui emploie deux caméras CCD (distantes de 1 m) et une plateforme inertielle. Du point de vue conceptuel, les résultats d'un relèvement photogrammétrique à l'issue d'un ajustement par moindres carrés (position et orientation) sont utilisés comme mesures externes du filtre de Kalman. Les position et orientation filtrées sont ensuite utilisées dans une intersection stéréoscopique compensée pour cartographier les éléments environnants qui sont utilisés comme points de contrôle pour le relèvement à la prochaine époque. De cette manière, le filtre de Kalman est uniquement dédié à la navigation, avec un vecteur d'état contenant les corrections des paramètres de navigation. Ainsi, la localisation et la cartographie peuvent être mises à jour à des fréquences moindres (1 à 2 Hz) et reposer sur une modélisation plus aboutie.
Les résultats obtenus démontrent que cette méthode est exploitable sans subir les limitations liées à la qualité des images et au nombre d'éléments utilisés. Bien que la simulation montre la possibilité de déterminer (en fonction de la géométrie de l'image) les coordonnées d'éléments d'intérêt avec une précision de 5 à 10 cm pour des objets distants d'au plus 10 m, en pratique, cela n'est pas réalisé avec le matériel et la technique de mesure pixellaire employés. La précision de la navigation dépend aussi bien de la qualité des images que du nombre et de la précision des points utilisés dans le relèvement. Plus de 25 points sont nécessaires pour atteindre une précision centimétrique par relèvement, et ils doivent être choisis dans une zone de 10 m autour des caméras ; sinon, les résultats du relèvement auront une précision insuffisante et l'intégration ultérieure se détériorera rapidement. Les conditions initiales surtout affectent significativement les performances du SLAM ; ces sont les méthodes d'initialisation de la plateforme inertielle et les hypothèses sur la distribution des erreurs. La géométrie du système aura en outre une conséquence sur les applications possibles.
Pour conclure, le développement a consisté en la définition d'un cadre mathématique, de méthodes d'implémentation et d'algorithmes concernant une technologie d'intégration novatrice entre des capteurs inertiels et vidéo. Les principaux défis résidèrent dans l'implémentation et la validation du logiciel développé. Ce dernier peut être considéré comme le précurseur d'une nouvelle catégorie : il fut écrit à l'aide d'un code totalement original, sans recours à des modules préexistants. Finalement, la réalisation de simulations et de tests pratiques a conduit à l'émission de conclusions liminaires et de recommandations.Note de contenu : CH 1 - Introduction
11 - Problem statement
12 - Geomatics and Robotics - The First Link
13 - Navigation and Mapping System in Geomatics
14 - Navigation and Mapping Systems in Robotics
15 - Geomatics and Robotics - The Second Link
16 - Behaviours, Sensors and Application Thèmes
17 - Photogrammetry Alone Solving SLAM
18 - Work Contribution
19 - Work Outline
CH 2 - Close-Range Photogrammetry Solving SLAM
21 - Introduction
22 - Définition of Photogrammetry
23 - Mathematical Model in Photogrammetry
24 - Resection
25 - Intersection
26 - Solving SLAM Trajectory by Photogrammetry
CH 3 - Choice of Mapping Instrumentation
31 -The Focal Length "c"
32 - The Stéréo-Base "b"
33 - Charged Couple Device Caméra
34 - Frame Grabber
35 - Caméra Calibration
36 - Bundie Least-Squares Adjustment with Self-Calibration
CH 4 - Strapdown Inertial System Supporting SLAM
41 - Introduction
42 - Inertial Navigation System Concept
43 - Mechanisation Equations for thé Strapdown INS
44 - Dynamic Modelling of System Errors
45 - Kalman Filter as an Estimation Method
46 - The IMU in this work
CH 5 - Intégration Methodology and System Calibration
51 - Intégration Methodology
52 - Kalman Filter External Measurements
53 - System Calibration
54 - Angle Transformation
55 - Boresight Estimation
56 - Leverarm Estimation
57 - Leverarm and Boresight Numerical Détermination
CH 6 - Numerical Application
61 - Indoor Test - Control of Concept
62 - Outdoor Test - Control of Resection and Boresight
63 - Outdoor Test of SLAM
CH 7 - Summary, Conclusions and Recommendations
71 - Summary
72 - Conclusions
73 - RecommendationsNuméro de notice : 15260 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Monographie En ligne : https://www.sgc.ethz.ch/sgc-volumes/sgk-71.pdf Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=55114 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 15260-01 35.10 Livre Centre de documentation En réserve M-103 Disponible 15260-02 35.10 Livre Centre de documentation En réserve M-103 Disponible Etude du traitement de données gravimétriques acquises lors de levés aériens / M. Abbasi (2006)
Titre : Etude du traitement de données gravimétriques acquises lors de levés aériens Type de document : Thèse/HDR Auteurs : M. Abbasi, Auteur ; Jean-Pierre Barriot, Directeur de thèse Editeur : Toulouse : Université de Toulouse 3 Paul Sabatier Année de publication : 2006 Importance : 198 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Toulouse 3, GéodésieLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] accélération de la pesanteur
[Termes IGN] Alpes occidentales
[Termes IGN] filtrage du bruit
[Termes IGN] GPS-INS
[Termes IGN] gravimètre supraconducteur
[Termes IGN] gravimétrie aérienne
[Termes IGN] levé gravimétrique
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] traitement de données
[Termes IGN] vitesseIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) [introduction] [...] Le document est organisé en 3 parties : 1. Instrumentations et systèmes de mesure en gravimétrie aéroportée, 2. Modélisation mathématique, 3. Application dos modèles sur les données. Le Chapitre 1 constitue la présente introduction. Le Chapitre 2 couvre la première partie de la thèse. Il est constitué de 3 sections : les systèmes de mesure GPS, INS et gravimètre. Chaque section explique en bref les éléments de base du système de mesure correspondant. Nous avons d'abord travaillé sur la modélisation mathématique du gravimètre LaCoste & Romberg en dérivant les équations de la dynamique Newtonienne présentées dans un système de coordonnées lié au gravimètre. Le Chapitre 3 décrit cette modélisation, sous la forme d'une équation différentielle. Ensuite au Chapitre 4, à partir de ce modèle mathématique, nous avons développé une nouvelle méthode de filtrage dans le domaine spatial, méthode basée sur la transformation de l'équation différentielle du gravimètre en une équation intégrale. Pour résoudre cette équation, nous avons utilisé la méthode de régularisation en théorie des moindres carrés. Une partie du Chapitre 4 présente le détail des calculs numériques des paramètres nécessaires pour mise en œuvre de notre nouvelle méthode de filtrage. Les données utilisées sont issues du levé Alpin, levé dont le déroulement est rappelé au Chapitre 5. Nous avons enfin appliqué notre méthode de filtrage spatial sur ces données. Une comparaison avec les résultats du filtrage classique est effectuée à la fin de la thèse (Chapitre 6). Note de contenu : 1 Introduction
1.1 La gravimétrie aéroportée
1.2 Les différents systèmes d'acquisition en gravimétrie aéroportée
1.3 Définition du problème
1.4 Organisation du manuscrit
2 Instrumentation et systèmes de mesure en gravimétrie aéroportée
2.1 Le système GPS utilisé en gravimétrie aéroportée
2.1.1 Mesures GPS
2.1.2 Observables différenciées
2.1.3 Combinaison linéaire de mesures
2.1.4 Traitement des données
2.2 Le Système de Navigation Inertielle (INS)
2.2.1 Les types d'accéléromètres
2.2.2 Les type de gyroscopes
2.2.3 Les types d'INS
2.3 Le gravimètre stabilisé de LaCoste & Romberg
2.3.1 Capteur du gravimètre LaCoste & Romberg
2.3.2 La Plate-forme stabilisée
2.3.3 Correction sur la gravité mesurée due à l'imperfection du nivellement
3 Modèle mathématique du fonctionnement du gravimètre
3.1 Référentiels utilisés en gravimétrie mobile
3.2 Vitesse et accélération dans le repère de mesure
3.2.1 Relation pour les vitesses
3.2.2 Relation pour les accélérations
3.3 Equation du capteur gravimétrique LaCoste & Romberg
3.3.1 Application de la deuxième loi de Newton
3.3.2 Equation différentielle du mouvement du fléau
3.3.3 Equation simplifiée du mouvement du fléau
3.3.4 Accélérations parasites dues aux mouvements de l'avion
4 Modélisation de la gravité à partir de mesures aérogravimétriques
4.1 Pré-traitement des données aérogravimétriques
4.1.1 Vérification pour clés lacunes et clés erreurs grossières
4.1.2 Synchronisation des mesures
4.1.3 Analyse spectrale
4.2 Filtrage direct des données aérogravimétriques
4.3 Notre nouvelle approche : l'équation intégrale du gravimètre
4.3.1 De l'équation différentielle à l'équation intégrale
4.3.2 Résoudre l'équation intégrale du gravimètre
4.4 Matrices nécessaires à la solution au sens des moindres carrés
4.4.1 Matrice de covariance a priori des inconnues
4.4.2 Vecteur d'entrée de l'équation intégrale et matrice de covariance associée
4.5 Ajustement des valeurs de la gravité aux points de croisement
5 Le levé aérogravimétrique sur les Alpes Occidentales
5.1 Situation géographique du levé
5.2 L'avion
5.3 Trajectographie de l'avion
5.3.1 Positionnement de l'avion par GPS
5.3.2 La centrale inertielle de navigation
6 Résultats numériques et validations associées
6.1 Pré-traitement
6.1.1 Histogrammes des paramètres
6.1.2 Elimination des lignes de vol incohérentes
6.2 Perturbations de gravité calculées par utilisation de l'équation simplifiée du gravimètre
6.3 Perturbation de gravité calculée avec l'équation différentielle complète du gravimètre
6.4 Perturbation de gravité selon l'équation intégrale du gravimètre
6.4.1 Résultats d'application des équations de contrainte aux points de croisement
6.5 Validation clés cartes clé la perturbation de gravité calculée à l'altitude de vol
7 Conclusion et perspectives
A Vitesse et accélération dans le cas de changement de repère
B Développement des termes de l'Equation (3.13) : le gravimètre dans 1 repère de Copernic
C Expressions de l'accélération verticale et l'accélération Eötvös exercée sur l'avion
D La méthode d'Helmert pour l'estimation des facteurs de variance
E La différentiation de séries chronologiques et l'estimation des matrices de covariance associées
F Equations des contraintes aux points de croisementsNuméro de notice : 14036 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Géodésie : Toulouse 3 : 2006 Organisme de stage : Laboratoire de Dynamique Terrestre et Planétaire nature-HAL : Thèse DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45236 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 14036-01 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible Improving the precision and accuracy of geodetic GPS / A. Bilich (2006)
Titre : Improving the precision and accuracy of geodetic GPS : applications to multipath and seismology Type de document : Thèse/HDR Auteurs : A. Bilich, Auteur ; K. Larson, Directeur de thèse Editeur : Boulder [Etats-Unis] : University of Colorado Année de publication : 2006 Importance : 374 p. Format : 21 x 28 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-0-542-94205-1 Note générale : Bibliographie
A thesis submitted to the Faculty of the graduate school of the University of Colorado in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of philosophy, department of aerospace engineering sciencesLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] égalisation
[Termes IGN] erreur de positionnement
[Termes IGN] filtrage du bruit
[Termes IGN] mesurage de phase
[Termes IGN] mesurage de pseudo-distance
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] rapport signal sur bruit
[Termes IGN] réduction
[Termes IGN] séisme
[Termes IGN] sismologie
[Termes IGN] trajet multipleIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) The Global Positioning System (GPS) enables precise and accurate determination of position anywhere on anywhere on the Earth, a boon to the field of geodesy. Although great advances in geodetic GPS positioning precision and accuracy have been made over the last decade, improvements can still be made. This dissertation addresses GPS positioning error from two different directions---understanding and taking advantage of the repeating nature of some errors, or understanding and taking advantage of the relationship between errors in different contemporaneous GPS observables. In the area of high-rate GPS positioning, repeating errors have a substantial impact on the solution. In this dissertation, I study high-rate GPS error reduction using data from the 2002 Denali Fault earthquake. I apply the techniques of modified sidereal filtering and spatial filtering to positions from 25 GPS stations throughout northwestern North America, and I develop improvements to these methods such as data equalization and careful selection of sidereal filtering sites. Substantial reduction in noise magnitude is achieved through proper application of sidereal and spatial filters, and the resulting 'GPS seismograms' show excellent agreement to records from seismometers. Multipath, where GPS signals arrive by more than one path and thereby create a range error, can be understood through the GPS observables. Multipath effects on GPS carrier phase, pseudorange, and signal-to-noise ratio (SNR) measurements are different but linked by the same underlying principles. In this dissertation, I explain multipath effects on the GPS observables and define multipath in terms of conditions specific to geodetic GPS installations and receivers. I develop two approaches to multipath errors, both using SNR measurements---a graphical method for multipath assessment, and a computational method for multipath modeling and carrier phase error reduction. The graphical method shows great promise for understanding spatial and temporal variability in multipath errors, but provides no avenue for removing these errors. The theory behind SNR modeling is robust, but complicated to implement with geodetic GPS measurements of SNR. I discuss the difficulties inherent in SNR modeling and demonstrate how this technique is of limited utility for geodetic GPS even in the most simple of multipath environments. Note de contenu : 1 Introduction
1.1 Global Positioning System Background
1.2 GPS Observables
1.3 Position Estimation with GIPSY
1.3.1 Satellite Orbits
1.3.2 Earth and Observation Models
1.3.3 Removing Ionospheric Effects
1.3.4 Unmodeled Terms
1.3.5 Position Solution
2 Overview of High-Rate Positioning Research
2.1 Comparision of GPS and Seismologic Measurements
2.2 Previous Work in GPS Seismology
2.3 Case Study: 2002 November 3 Denali Fault Event
2.3.1 Denali Fault earthquake
2.3.2 GPS network and analysis
2.3.3 Error-reduction methodology
3 High-rate GPS Techniques
3.1 Sidereal Filtering
3.1.1 Orbital repeat period
3.1.2 Modified sidereal filtering (MSF) method
3.1.3 Variables in sidereal filtering process
3.2 Additional Data Analysis
3.2.1 Ambiguity resolution
3.2.2 Data editing
3.3 Spatial Filtering
3.3.1 Common-mode errors
3.3.2 Spatial filtering method
3.3.3 Spatial filtering sites
3.3.4 Role of the reference site and filter order
4 High-rate GPS Results and Discussion
4.1 Surface Waves Recorded by GPS
4.2 Positioning Noise
4.2.1 Noise floor of GPS receivers
4.2.2 Generalized noise in GPS positions
4.3 Comparison to Seismic Recordings
4.4 Summary and Conclusions
4.5 Future Work
5 Overview of Multipath Research
5.1 Previous Work
5.2 Research Motivation and Overview
6 Principles of Multipath and SNR
6.1 GPS Receiver Signal Tracking
6.2 Multipath Terminology
6.3 Multipath Effects on GPS Observables
6.3.1 Pseudorange multipath
6.3.2 Carrier phase multipath
6.3.3 Effect of multipath on SNR
6.4 Summary of Multipath Theory
7 Multipath Under Geodetic GPS Conditions
7.1 Multipath Geometry for the Geodetic Case
7.1.1 Multipath geometry and errors
7.1.2 Time-varying behavior of ø and SNR
7.1.3 Multipath geometry and periodicity
7.1.4 Resolvable multipath frequencies
7.1.5 Multipath phasor spin
7.1.6 Direct and multipath amplitudes
7.1.7 Summary
7.2 Geodetic GPS Receivers
7.2.1 Computation and reporting of SNR
7.2.2 Characteristics of geodetic GPS SNR
7.2.3 Correlation of SNR and pseudorange multipath
7.2.4 Conclusions
8 Multipath Assessment for Permanent GPS Stations
8.1 SNR Power Spectral Maps
8.1.1 Spectral power estimates
8.1.2 Representation of gridded spectral power
8.2 Examples of Power Spectral Maps
8.2.1 TASH: tall pillar
8.2.2 MKEA: reflections from angled surfaces
8.2.3 CHUR: variable topography
8.3 Discussion and Future Work
9 Estimation of SNR-based Multipath Corrections
9.1 Direct Signal Amplitude and SNR Due to Multipath
9.2 Signal Conditioning
9.3 Multipath Frequency Estimation Via Sliding-Window Fast Fourier Transform (SWFFT)
9.4 Amplitude and Multipath Phase Estimation Via Adaptive Least Squares (ALS)
9.5 Construction of SNR and Multipath Corrections
9.6 Simulations
10 Phase Multipath Mitigation for GPS Stations
10.1 Salar de Uyuni Experiment
10.1.1 Phase errors
10.1.2 Phase multipath corrections
10.1.3 Effect of corrections on residuals and positions
10.2 TASH/KIT3 Network
10.2.1 SNR data
10.2.2 Phase multipath corrections
10.2.3 Phase errors and corrections
10.3 Discussion and Future Work
11 ConclusionsNuméro de notice : 14325 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : philosophy. department of aerospace engineering sciences : Boulder,University of Colorado : 2006 nature-HAL : Thèse DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45244 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 14325-01 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible
Titre : Precise relative positioning of formation flying spacecraft using GPS Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Remco Kroes, Auteur Editeur : Delft : Netherlands Geodetic Commission NGC Année de publication : 2006 Collection : Netherlands Geodetic Commission Publications on Geodesy, ISSN 0165-1706 num. 61 Importance : 163 p. Format : 17 x 24 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-90-6132-296-2 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Navigation et positionnement
[Termes IGN] ambiguïté entière
[Termes IGN] compensation Lambda
[Termes IGN] erreur systématique
[Termes IGN] filtre de Kalman
[Termes IGN] GPS-INS
[Termes IGN] GRACE
[Termes IGN] image TerraSAR-X
[Termes IGN] mesurage de pseudo-distance
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] navigation spatiale
[Termes IGN] orbitographie par GNSS
[Termes IGN] positionnement différentiel
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] précision millimétrique
[Termes IGN] qualité des données
[Termes IGN] résolution d'ambiguïté
[Termes IGN] signal GPSIndex. décimale : 30.70 Navigation et positionnement Résumé : (Auteur) Spacecraft formation flying is currently considered as a key technology for advanced space missions. Compared to large individual spacecraft, the distribution of Sensor systems amongst multiple platforms offers improved flexibility and redundancy, shorter times to mission and the prospect of being more cost effective. Besides these advantages, satellite formations in low Earth orbit provide advanced science opportunities that cannot, or not easily, be realized with single spacecraft. One of the fundamental issues of spacecraft formation flying is the determination of the relative state (position and velocity) between the satellite vehicles within the formation. Knowledge of these relative states in (near) real-time is important for operational aspects. In addition, some of the scientific applications, such as high resolution interferometry, require an accurate post-facto knowledge of these States. The goal of this dissertation is therefore to develop, implement and test a method for high precise post-facto relative positioning of formation flying spacecraft, using GPS observation data. The need for such a methodology comes from scientific satellite formation flying missions that are currently being planned. A good example here is the Synthetic Aperture Radar (SAR) interferometry formation consisting of the TerraSAR-X and TanDEM-X satellites. The primary mission objective here requires the relative position to be known within a 2 mm precision (1-dimensional).
GPS receivers are often considered as the primary instruments for precise relative navigation in future satellite formation flying missions. As is commonly known, precise relative positioning between GPS receivers in geodetic networks is exercised on a routine basis. Furthermore, GPS receivers are already frequently used onboard satellites to perform all kinds of navigational tasks, are suitable for real-time applications and provide measurements with a 3-dimensional nature.
Previous studies carried out in this research area focussed on the real-time or operational aspects, and all used GPS data obtained from software or hardware-in-the-loop simulations. This dissertation clearly distinguishes itself due to the fact that the developed methodology has been tested using real-world GPS data from the GRACE mission, which in addition also provides a precise way to validate the obtained results by means of the GRACE K/Ka-Band Ranging System (KBR) observations.
One of the key aspects of any GPS positioning application is the quality of the observation data used. To this extent an in-flight performance analysis of the used GRACE (and CHAMP) GPS data bas been carried out. The results show that the GRACE GPS pseudorange observations, on the individual frequencies, are subject to systematic errors in the order of 10-15 cm. Furthermore, an assessment of the noise of both the GPS pseudorange and carrier phase data demonstrates that the noise of the GRACE B observation data is significantly lower.
When using GPS for precise relative spacecraft positioning, the trajectory or orbit of one of the spacecraft, serving as the reference, has to be known to the best possible extent. In order to facilitate this, a total of three precise orbit determination strategies, using undifferenced ionosphere free GPS pseudorange and carrier phase observations, have been implemented and tested. They comprise a kinematic and reduced dynamic batch LSQ estimation method, as well as an extended Kalman filter/smoother (EKF), that also form the conceptual basis for the relative spacecraft positioning strategies. Each of the precise orbit determination concepts has been tested using GPS data from the CHAMP and GRACE missions. The reduced dynamic batch LSQ orbits were validated with Satellite Laser Ranging data, where the residuals showed an RMS of 3-4 cm.
Out of a total of four possible processing strategies that have been identified for relative spacecraft positioning, only an extended Kalman filter/smoother has proven to work satisfactorily when tested on the real-world GRACE GPS data. The EKF processes single difference GPS pseudorange and carrier phase observations and uses (pseudo) relative spacecraft dynamics to propagate the relative satellite state over the observation epochs. Despite its single difference parametrization the EKF can still resolve and incorporate the integer double difference carrier phase ambiguities, which is commonly regarded as, and has proven to be in this dissertation, the key to precise GPS based relative positioning. Estimation of the integer ambiguities is accomplished by the well known Least Squares Ambiguity Decorrelation Adjustment (LAMBDA) method. Due to the presence of systematic errors in the GRACE GPS data, a relatively conservative validation of the estimated integer ambiguity parameters was found to be required prior to their incorporation in the filter. When validating the daily ambiguity fixed GRACE relative position solutions from the EKF with the KBR observations, it has been shown that an actual overall relative position precision of 0.9 mm (1-dimensional) over a 101 day data arc is achieved. This dissertation is the first that proves that such precision can be truly obtained for real-world relative spacecraft positioning applications.Note de contenu : 1 Introduction
1.1 Spacecraft formation flying using GPS
1.2 Research objective and motivation
1.3 The CHAMP and GRACE satellite missions
1.4 Outline
2 GPS observations
2.1 Observation types
2.3 Linear data combinations
2.4 Linearization for positioning
2.5 Relative positioning models
2.6 GPS data quality
3 Precise orbit determination
3.1 GPS orbit and clock products
3.2 Reference frame transformations.
3.3 Kinematic orbit determination.
3.4 Reduced dynamic orbit determination
3.5 GHOST toolkit
3.6 POD results
4 Relative spacecraft positioning
4.1 Integer ambiguity resolution
4.2 Proposed processing strategies
4.3 Details of the extended Kalman filter
4.4 Extended Kalman filter results.
4.5 Some words on
5 Conclusions and outlookNuméro de notice : 15179 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère DOI : sans En ligne : https://www.ncgeo.nl/downloads/61Kroes.pdf Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=55089 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 15179-01 30.70 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible 15179-02 30.70 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible Reliability of direct georeferencing: An overview of the current approaches and possibilities / Jan Skaloud (2006)
Titre : Reliability of direct georeferencing: An overview of the current approaches and possibilities : Final report on phase 1 Type de document : Rapport Auteurs : Jan Skaloud, Auteur Editeur : Dublin : European Spatial Data Research EuroSDR Année de publication : 2006 Collection : EuroSDR official publication, ISSN 0257-0505 num. 51 Importance : pp 143 - 148 Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Photogrammétrie numérique
[Termes IGN] capteur spatial
[Termes IGN] centrale inertielle
[Termes IGN] contrôle qualité
[Termes IGN] données GNSS
[Termes IGN] étalonnage de capteur (imagerie)
[Termes IGN] filtre de Kalman
[Termes IGN] géoréférencement direct
[Termes IGN] GPS-INS
[Termes IGN] orientation du capteur intégrée
[Termes IGN] Receiver Autonomous Integrity MonitoringRésumé : (auteur) After some initial hesitations, the direct georeferencing (DG) of airborne sensors by GPS/INS is now a widely accepted approach in the airborne mapping industry. Implementing DG not only speeds up the mapping process and thus increases the productivity, but also opens the door to new monitoring applications. Although the system manufactures tend to claim that DG is a well established technique and no longer a research topic, the technology users often encounter pitfalls due to undetected sensor behavior, varying data quality and consistency. One could almost claim that the reliability of DG is the Achilles’ heel of this otherwise revolutionary approach in civil airborne mapping. EuroSDR has recognized this problem and would like to address it in several phases. First phase of this effort are some preliminary investigations, charting the current situation and making suggestions for further research. The investigations are divided into the following technology fields: GNSS, inertial sensors and estimation methods, integrity and communication, calibration and integrated sensor orientation. Each field describes the current situation with respect to DG and discusses additional existing possibilities. These do not claim to be complete or exhaustive; however, they claim to address the essential features, methods and processes, the combination of which could increase the reliability of DG substantially without setting large side penalties. Numéro de notice : H2006-002 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Chapître / contribution En ligne : http://www.eurosdr.net/publications/official-publication-no-51-2006 Format de la ressource électronique : URL bulletin Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=93668 Documents numériques
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Reliability of Direct Georeferencing... - pdf auteurAdobe Acrobat PDF PermalinkA detail-preserving scale-driven approach to change detection in multitemporal SAR images / F. Bolovo in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 43 n° 12 (December 2005)PermalinkAccurate INS/DGPS positioning using INS data de-noising and autoregressive (AR) modeling of inertial sensor errors / S. Nassar in Geomatica, vol 59 n° 3 (September 2005)PermalinkFlexed for flight: tightly coupled integrated nav system adapts to data formats / J.F. Lorga in GPS world, vol 16 n° 6 (June 2005)PermalinkSPOT-4 Vegetation multi-temporal compositing for land cover change studies over tropical regions / João M.B. Carreiras in International Journal of Remote Sensing IJRS, vol 26 n° 7 (April 2005)PermalinkOn improving navigation accuracy of GPS/INS systems / Dorota A. Grejner-Brzezinska in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 71 n° 4 (April 2005)PermalinkEffects of thermosphere total density pertubations on LEO Orbits during severe geomagnetic conditions (Oct-Nov 2003) using Doris and SLR data / Florent Deleflie in Advances in space research, vol 36 n° 3 (March 2005)Permalink3D building facade reconstruction under mesh form from multiple wide angle views / Lionel Pénard (2005)PermalinkApports des techniques de filtrage non linéaire pour la navigation avec les systèmes de navigation inertiels et le GPS / A. Giremus (2005)PermalinkCodage, adaptation et comparaison d'agorithmes de squelettisation d'une surface sur le SIG LAMPS2 / Christophe Mangeat (2005)PermalinkDécomposition de signaux aléatoires stationnaires et non-stationnaires / Philippe Courmontagne (2005)PermalinkEin Beitrag zur Identifikation von dynamischen Strukturmodellen mit Methoden der adaptiven Kalman-Filterung / A. Eichhorn (2005)PermalinkPermalinkEtude au sein de la division des travaux spéciaux de l'IGN / M.E. Duret (2005)PermalinkNicht-lineare Sensitivitätsanalyse gezeigt an Beispielen zu bewegten Objekten / Volker Schwieger (2005)PermalinkPotentiel comparé de l'imagerie radar et de Météosat Seconde Génération à la cartographie et à la surveillance des crues des plans d'eau à Madagascar / L.T. Randrianarison (2005)PermalinkQuantification de la vapeur d'eau troposphérique par GPS (modèles 2D et tomographies 3D) - Application aux précipitations intenses / Cédric Champollion (2005)PermalinkTélédétection et paludisme urbain / Laurence Jolivet (2005)PermalinkLandsat-7 ETM+ on-orbit reflective-band radiometric characterization / L. Scaramuzza in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 42 n° 12 (December 2004)PermalinkComparison of different speckle-reduction techniques in SAR images using wavelet transform / A. Vidal-Pantaleoni in International Journal of Remote Sensing IJRS, vol 25 n° 22 (November 2004)Permalink