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Estimation parcimonieuse de biais multitrajets pour les systèmes GNSS / Julien Lesouple (2019)  

Public Titre : Estimation parcimonieuse de biais multitrajets pour les systèmes GNSS Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Julien Lesouple, Auteur ; Jean-Yves Tourneret, Auteur ; François Vincent, Auteur Editeur : Toulouse : Université de Toulouse Année de publication : 2019 Importance : 217 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Thèse en vue de l'obtention du Doctorat de l'Université de Toulouse, spécialité : Informatique et Télécommunication Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Navigation et positionnement [Termes descripteurs IGN] chaîne de Markov [Termes descripteurs IGN] correction du trajet multiple [Termes descripteurs IGN] distribution de Gauss [Termes descripteurs IGN] erreur de mesure [Termes descripteurs IGN] erreur systématique [Termes descripteurs IGN] estimation bayesienne [Termes descripteurs IGN] filtrage du signal [Termes descripteurs IGN] mesurage par GNSS [Termes descripteurs IGN] récepteur GNSS [Termes descripteurs IGN] représentation parcimonieuse [Termes descripteurs IGN] traitement du signal [Termes descripteurs IGN] trajet multiple Résumé : (auteur) L’évolution des technologies électroniques (miniaturisation, diminution des coûts) a permis aux GNSS (systèmes de navigation par satellites) d’être de plus en plus accessibles et donc utilisés au quotidien, par exemple par le biais d’un smartphone, ou de récepteurs disponibles dans le commerce à des prix raisonnables (récepteurs bas-coûts). Ces récepteurs fournissent à l’utilisateur plusieurs informations, comme par exemple sa position et sa vitesse, ainsi que des mesures des temps de propagation entre le récepteur et les satellites visibles entre autres. Ces récepteurs sont donc devenus très répandus pour les utilisateurs souhaitant évaluer des techniques de positionnement sans développer tout le hardware nécessaire. Les signaux issus des satellites GNSS sont perturbés par de nombreuses sources d’erreurs entre le moment où ils sont traités par le récepteurs pour estimer la mesure correspondante. Il est donc nécessaire decompenser chacune des ces erreurs afin de fournir à l’utilisateur la meilleure position possible. Une des sources d’erreurs recevant beaucoup d’intérêt, est le phénomène de réflexion des différents signaux sur les éventuels obstacles de la scène dans laquelle se trouve l’utilisateur, appelé multitrajets. L’objectif de cette thèse est de proposer des algorithmes permettant de limiter l’effet des multitrajets sur les mesures GNSS. La première idée développée dans cette thèse est de supposer que ces signaux multitrajets donnent naissance à des biais additifs parcimonieux. Cette hypothèse de parcimonie permet d’estimer ces biais à l’aide de méthodes efficaces comme le problème LASSO. Plusieurs variantes ont été développés autour de cette hypothèse visant à contraindre le nombre de satellites ne souffrant pas de multitrajet comme non nul. La deuxième idée explorée dans cette thèse est une technique d’estimation des erreurs de mesure GNSS à partir d’une solution de référence, qui suppose que les erreurs dues aux multitrajets peuvent se modéliser à l’aide de mélanges de Gaussiennes ou de modèles de Markov cachés. Deux méthodes de positionnement adaptées à ces modèles sont étudiées pour la navigation GNSS. Note de contenu : Introduction 1- La navigation par satellites 2- Estimation parcimonieuse pour la navigation par satellites 3- Estimation Bayésienne des hyperparamètres 4- Utilisation de mélanges de Gaussiennes pour la modélisation des erreurs GNSS Conclusion et perspectives Numéro de notice : 25802 Thématique : IMAGERIE/POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : thèse de Doctorat : spécialité : Informatique et Télécommunication : Toulouse : 2019 En ligne : http://www.theses.fr/2019INPT0020 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95044

RTK and PPP-RTK using smartphones: From short-baseline to long-baseline applications / Francesco Darugna (2019)

Public Titre : RTK and PPP-RTK using smartphones: From short-baseline to long-baseline applications Type de document : Article/Communication Auteurs : Francesco Darugna, Auteur ; et al., Auteur Congrès : ION GNSS+ 2019, 32nd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (septembre 2019; Miami, Floride - Etats-Unis), Commanditaire Editeur : Alexandria : Institute of Navigation Année de publication : 2019 Importance : pp 3932 - 3945 Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale [Termes descripteurs IGN] bruit atmosphérique [Termes descripteurs IGN] correction du trajet multiple [Termes descripteurs IGN] ligne de base [Termes descripteurs IGN] positionnement cinématique en temps réel [Termes descripteurs IGN] positionnement ponctuel précis [Termes descripteurs IGN] précision centimétrique [Termes descripteurs IGN] téléphone intelligent [Termes descripteurs IGN] trajet multiple Résumé : (auteur) Low cost receivers providing GNSS code and phase raw measurements for multiple frequencies and multiple GNSS constellations have recently become available on the market. This significantly increases the number of devices equipped with the necessary sensors to perform precise GNSS positioning like Network-RTK or PPP. The smartphone GNSS measurements often suffer from low signal-to-noise, inhomogeneous antenna gain and high levels of multipath. Here, we show how to tackle several of currently present obstacles and demonstrate centimeter-level kinematic positioning with a low-cost GNSS antenna and a low-cost GNSS receiver built into an off-the-shelf smartphone. For some devices we found that the phase observations do not have integer characteristic but appear to have random biases. To some extend these observations can still be used in a “float”-type precise algorithm. Low cost GNSS sensors like the ones built into smartphones are generally used with antennas that have a uniform gain pattern and do not reject LHCP signals. Accordingly, strong multipath influence is observed in many applications. Experiments both in a zero-baseline and a short-baseline configuration have been performed, to evaluate the aforementioned biases and discontinuities. We demonstrate instantaneous ambiguity resolution in the zero-baseline setup, showing the potential for RTK-positioning with low-cost sensors available inside smartphones. Positioning with PPP-RTK or Network-RTK is more challenging because additional residual atmospheric noise is present. Experiments with different baseline lengths have been performed in different ionospheric conditions and the achieved accuracies are reported. Numéro de notice : C2019-040 Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComAvecCL&ActesPubliésIntl DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95376

Parameter estimation with GNSS-reflectometry and GNSS synthetic aperture techniques / Miguel Angel Ribot Sanfelix (2018)  

Public Titre : Parameter estimation with GNSS-reflectometry and GNSS synthetic aperture techniques Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Miguel Angel Ribot Sanfelix, Auteur ; Pierre-André Farine, Directeur de thèse ; Cyril Botteron, Directeur de thèse Editeur : Lausanne : Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL Année de publication : 2018 Importance : 187 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Thèse présentée à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne pour l'obtention du grade de Docteur ès Sciences Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement du signal [Termes descripteurs IGN] classification par maximum de vraisemblance [Termes descripteurs IGN] correction du trajet multiple [Termes descripteurs IGN] erreur de positionnement [Termes descripteurs IGN] filtre de Kalman [Termes descripteurs IGN] interférence [Termes descripteurs IGN] ligne de visée [Termes descripteurs IGN] phase [Termes descripteurs IGN] récepteur GNSS [Termes descripteurs IGN] réflectométrie par GNSS [Termes descripteurs IGN] signal GNSS [Termes descripteurs IGN] signal GPS Résumé : (auteur) Aside from intentional interference, multipath is the most significant error source for Global Navigation Satellite Systems (GNSS) receivers in many operational scenarios. In this thesis, we study the multipath estimation from two different perspectives: to retrieve useful information from it using GNSS-Reflectometry (GNSS-R) techniques; and to mitigate its effects or to estimate its direction-of-arrival (DOA) as well as the line-of-sight (LOS) signal’s using synthetic aperture (SA) processing. The first part of the thesis focuses on precision bounds for GNSS-R techniques for groundbased receivers, in scenarios where a single antenna simultaneously receives the LOS signal and a specular reflection. First, we derive the Cramér-Rao bound (CRB) of the receiver’s height and the reflection coefficient, with the latter depending on the surface’s electrical properties. More specifically, we propose a CRB derivation applicable to GNSS-R techniques that make use of the phase information and long observation times, such as the interference pattern technique (IPT). The derivation is based on the parameter transformation of the Fisher information matrix. We study the dependence of the computed CRB on the scenario and the receiver bandwidth. The CRB results for the simulated scenarios are consistent with the precision reported for many GNSS-R techniques used in these scenarios. The proposed CRB is meant to benchmark and compare new and existing techniques. Besides the derived CRB, we propose an algorithm to obtain the maximum-likelihood (ML) estimator of the parameters of interest with the IPT: the segmented ML estimator (SML). The SML transforms a complex multivariate optimization problem into multiple simpler ones by dividing the parameter search space taking advantage of the cost function’s particular structure. The SML is validated with simulated signal and asymptotically cross-validates the CRB results. The second part of the thesis is devoted to the study of the SA processing of GNSS signals. The goal is to estimate the DOA of the signals received, and mitigate errors in the navigation solution caused by interfering signals, such as multipath. We start by deriving the CRB for the SA context, as a function of the antenna trajectory. This CRB considers the effect of the antenna complex gain, and we show in simulations that it is possible to achieve meaningful DOA estimation only by changing the antenna’s orientation. We continue by proposing a development framework built upon a signal tracking architecture integrating SA processing. Before any SA processing, it is necessary to estimate and compensate any carrier phase contribution not related to the antenna motion. To do so, we propose two new sequential techniques based on the extended Kalman filter (EKF). Also, we develop an open-loop version of the proposed SA tracking architecture, more robust than its closed-loop counterpart. Finally, we validate the proposed architecture and SA-based techniques with synthetic GPS signals at first, and then with real signals, recorded using an antenna mounted on a mechanical rotating arm. The obtained results validate the implemented techniques and show how the proposed SA architecture can ultimately mitigate the position bias error observed in environments with severe multipath interference. Note de contenu : 1- Introduction 2- GNSS-Reflectomery and Synthetic Aperture Processing: An Overview 3- Parameter Estimation in GNSS-Reflectometry Scenarios with Coherent Reflection 4- Spatial Filtering of GNSS Signals with Synthetic Aperture Processing 5- Conclusions Numéro de notice : 25793 Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse étrangère Note de thèse : Thèse de Doctorat : Sciences : Lausanne : 2018 En ligne : https://infoscience.epfl.ch/record/253111?ln=fr Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95019

Precise orbit determination of the Fengyun-3C satellite using onboard GPS and BDS observations / Min Li in Journal of geodesy, vol 91 n° 11 (November 2017)  

Public [article]  inJournal of geodesy > vol 91 n° 11 (November 2017) . - pp 1313 - 1327 Titre : Precise orbit determination of the Fengyun-3C satellite using onboard GPS and BDS observations Type de document : Article/Communication Auteurs : Min Li, Auteur ; Wenwen Li, Auteur ; Chuang Shi, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2017 Article en page(s) : pp 1313 - 1327 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Techniques orbitales [Termes descripteurs IGN] analyse comparative [Termes descripteurs IGN] correction du trajet multiple [Termes descripteurs IGN] Feng-Yun-3 [Termes descripteurs IGN] orbite géostationnaire [Termes descripteurs IGN] orbitographie [Termes descripteurs IGN] orbitographie par GNSS [Termes descripteurs IGN] positionnement par BeiDou [Termes descripteurs IGN] positionnement par GPS [Termes descripteurs IGN] précision du positionnement [Termes descripteurs IGN] satellite météorologique Résumé : (Auteur) The GNSS Occultation Sounder instrument onboard the Chinese meteorological satellite Fengyun-3C (FY-3C) tracks both GPS and BDS signals for orbit determination. One month’s worth of the onboard dual-frequency GPS and BDS data during March 2015 from the FY-3C satellite is analyzed in this study. The onboard BDS and GPS measurement quality is evaluated in terms of data quantity as well as code multipath error. Severe multipath errors for BDS code ranges are observed especially for high elevations for BDS medium earth orbit satellites (MEOs). The code multipath errors are estimated as piecewise linear model in 2∘×2∘ grid and applied in precise orbit determination (POD) calculations. POD of FY-3C is firstly performed with GPS data, which shows orbit consistency of approximate 2.7 cm in 3D RMS (root mean square) by overlap comparisons; the estimated orbits are then used as reference orbits for evaluating the orbit precision of GPS and BDS combined POD as well as BDS-based POD. It is indicated that inclusion of BDS geosynchronous orbit satellites (GEOs) could degrade POD precision seriously. The precisions of orbit estimates by combined POD and BDS-based POD are 3.4 and 30.1 cm in 3D RMS when GEOs are involved, respectively. However, if BDS GEOs are excluded, the combined POD can reach similar precision with respect to GPS POD, showing orbit differences about 0.8 cm, while the orbit precision of BDS-based POD can be improved to 8.4 cm. These results indicate that the POD performance with onboard BDS data alone can reach precision better than 10 cm with only five BDS inclined geosynchronous satellite orbit satellites and three MEOs. As the GNOS receiver can only track six BDS satellites for orbit positioning at its maximum channel, it can be expected that the performance of POD with onboard BDS data can be further improved if more observations are generated without such restrictions. Numéro de notice : A2017-705 Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-017-1027-9 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-017-1027-9 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=88086 [article]

A geometry-free and ionosphere-free multipath mitigation method for BDS three-frequency ambiguity resolution / Dezhong Chen in Journal of geodesy, vol 90 n° 8 (August 2016)  

Public [article]  inJournal of geodesy > vol 90 n° 8 (August 2016) . - pp 703 – 714 Titre : A geometry-free and ionosphere-free multipath mitigation method for BDS three-frequency ambiguity resolution Type de document : Article/Communication Auteurs : Dezhong Chen, Auteur ; Shirong Ye, Auteur ; Jingchao Xia, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2016 Article en page(s) : pp 703 – 714 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes descripteurs IGN] correction du trajet multiple [Termes descripteurs IGN] erreur systématique [Termes descripteurs IGN] positionnement par BeiDou [Termes descripteurs IGN] résolution d'ambiguïté [Termes descripteurs IGN] signal BeiDou [Termes descripteurs IGN] station de référence [Termes descripteurs IGN] trajet multiple [Termes descripteurs IGN] troposphère Résumé : (auteur) Because of the unknown systematic errors and special satellite constellations in the Beidou system (BDS), it is difficult to quickly and reliably determine the ambiguity over long-range baselines in continuously operating reference station (CORS) network. This study seeks to improve the effectiveness and reliability of BDS ambiguity resolution (AR) by combining the geometry-free and ionosphere-free (GFIF) combination and multipath mitigation algorithm. The GFIF combination composed with three-frequency signals is free of distance-dependent errors and can be used to determine the narrow lane ambiguity. The presence of multipath errors means that not all ambiguities can be correctly achieved by rounding the averaged GFIF ambiguity series. A multipath model of the single-differenced (SD) GFIF combination from the previous period is established for each individual satellite. This model is subtracted from the SD GFIF combination for the current day to remove the effects of multipath errors. Using three triangle networks with lengths of approximately 120, 80 and 50 km, we demonstrate that the proposed method improves the AR performance. The ambiguity averaged first fixing time is typically less than 1801 s for inclined geosynchronous orbit (IGSO) and medium earth orbit (MEO) satellites and less than 2007 s for the ∼42∘ elevation geostationary earth orbit (GEO) C02 satellite. However, it is more time consuming for the low-elevation GEO satellites C04 (∼18∘) and C05 (∼28∘). Kalman filtering is used to estimate the troposphere delays and two unfixed ambiguities by employing the ionosphere-free observations of all ambiguity-fixed/unfixed satellites. The experimental results show that only tens of seconds are required for AR in around 90 km baselines. Numéro de notice : A2016-503 Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern En ligne : http://dx.doi.org/10.1007/s00190-016-0903-z Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=81527 [article]

GNSS multipath detection using three-frequency signal-to-noise measurements / Philip R.R. Strode in GPS solutions, vol 20 n° 3 (July 2016)  

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A new method for specular and diffuse pseudorange multipath error extraction using wavelet analysis / Giovanni Pugliano in GPS solutions, vol 20 n° 3 (July 2016)  

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Improving the quality of low-cost GPS receiver data for monitoring using spatial correlations / Li Zhang in Journal of applied geodesy, vol 10 n° 2 (June 2016)  

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Performance analysis of triple-frequency ambiguity resolution with BeiDou observations / Xiaohong Zhang in GPS solutions, vol 20 n° 2 (April 2016)  

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A study on the dependency of GNSS pseudorange biases on correlator spacing / André Hauschild in GPS solutions, vol 20 n° 2 (April 2016)  

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Effectiveness of observation-domain sidereal filtering for GPS precise point positioning / Christopher Atkins in GPS solutions, vol 20 n° 1 (January 2016)  

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Reduction of PPP convergence period through pseudorange multipath and noise mitigation / Garrett Seepersad in GPS solutions, vol 19 n° 3 (July 2015)  

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Generating statistically robust multipath stacking maps using congruent cells / Thomas Fuhrmann in GPS solutions, vol 19 n° 1 (January 2015)  

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The carrier-multipath observable: a new carrier-phase multipath mitigation technique / Ramin Moradi in GPS solutions, vol 19 n° 1 (January 2015)  

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Limnimétrie par réflectrométrie GNSS à faible coût / Eduardo Rodrigues in Géomatique suisse, vol 112 n° 8 (août 2014)  

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