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A unified cycle-slip, multipath estimation, detection and mitigation method for VIO-aided PPP in urban environments / Bo Xu in GPS solutions, vol 27 n° 2 (April 2023)
Titre : A unified cycle-slip, multipath estimation, detection and mitigation method for VIO-aided PPP in urban environments Type de document : Article/Communication Auteurs : Bo Xu, Auteur ; Shoujian Zhang, Auteur ; Kaifa Kuang, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2023 Article en page(s) : n° 59 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] filtre de Kalman
[Termes IGN] glissement de cycle
[Termes IGN] milieu urbain
[Termes IGN] modèle stochastique
[Termes IGN] navigation autonome
[Termes IGN] navigation inertielle
[Termes IGN] odomètre
[Termes IGN] phase
[Termes IGN] positionnement ponctuel précis
[Termes IGN] signal GNSS
[Termes IGN] trajet multipleRésumé : (auteur) Accurate, continuous and reliable positioning is required in autonomous driving. The precise point positioning (PPP) technique, which can provide a global accurate positioning service using a single global navigation satellite system (GNSS) receiver, has attracted much attention. Nevertheless, due to the cycle slips and multipath effects in the GNSS signal, the performance of PPP is severely degraded in urban areas, which has a negative effect on the PPP/inertial navigation system (INS)/vision integrated navigation. Moreover, the carrier phase observations with un-modeled multipath cause false detection of small cycle slips and lead to deviation in the state variable estimation in PPP. Therefore, an effective cycle slip/multipath estimation, detection and mitigation (EDM) method is proposed. A clustering method is used to separate the cycle slips and multipath from the carrier phase observations aided by visual inertial odometry (VIO) positioning results. The influence of the carrier phase multipath on state variable estimation is reduced by adjusting the stochastic ambiguity model in the Kalman filter. The proposed EDM method is validated by vehicle experiments conducted in urban and freeway areas. Experimental results demonstrate that 0.2% cycle slip detection error is achieved by our method. Besides, the multipath estimation accuracy of EDM improves by more than 50% compared with the geometry-based (GB) method. Regarding positioning accuracy, the EDM method has a maximum of 72.2% and 63.2% improvement compared to traditional geometry-free (GF) and GB methods. Numéro de notice : A2023-124 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article DOI : 10.1007/s10291-023-01396-7 Date de publication en ligne : 17/01/2023 En ligne : https://doi.org/10.1007/s10291-023-01396-7 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102501
in GPS solutions > vol 27 n° 2 (April 2023) . - n° 59[article]GNSS/INS Kalman filter integrity monitoring with uncertain time correlated error processes / Omar Garcia Crespillo (2022)
Titre : GNSS/INS Kalman filter integrity monitoring with uncertain time correlated error processes Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Omar Garcia Crespillo, Auteur ; Jan Skaloud, Directeur de thèse ; Michael Meurer, Directeur de thèse Editeur : Lausanne : Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL Année de publication : 2022 Importance : 180 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Thèse présentée pour l'obtention du grade de Docteur ès SciencesLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Navigation et positionnement
[Termes IGN] corrélation temporelle
[Termes IGN] couplage GNSS-INS
[Termes IGN] filtre de Kalman
[Termes IGN] fréquence multiple
[Termes IGN] modèle d'erreur
[Termes IGN] modèle de Gauss-Markov
[Termes IGN] navigation inertielle
[Termes IGN] norme
[Termes IGN] positionnement par GNSS
[Termes IGN] Receiver Autonomous Integrity Monitoring
[Termes IGN] système d'extensionRésumé : (auteur) Safety-critical navigation applications require that estimation errors be reliably quantified and bounded. Over the last decade, significant effort has been put to guarantee a bounded position estimation by using Global Navigation Satellite Systems (GNSS) by means of satellite-based or ground-based augmentation systems (SBAS, GBAS) and Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring (ARAIM) for aviation. This has been achieved by carefully designing models that overbound the different residual error components in range measurements (e.g., satellite clock and orbit, tropospheric and multipath among others). On the other hand, and as part of Aircraft based Augmentation Systems (ABAS), the use of Inertial Reference Systems (IRS) has been traditionally included as additional source of redundant navigation information. More recently, the use of Inertial Navigation Systems (INS) with a wider spectrum of possible inertial sensor qualities in tighter integration with single-frequency GNSS has seen its way in a new Minimum Operational Performance Standard (MOPS). New GNSS/INS systems and standards could still benefit from the methodologies and aspects developed for future dual-frequency/multiconstellation GNSS standards. However, safety-related GNSS systems like ARAIM are snapshot-based, that is, the position estimation is performed independently at every epoch, whereas GNSS/INS systems are typically based on Kalman filtering (KF).
Therefore, the existing error overbounding models and methodologies are not enough to produce a robust KF position estimation since the impact of time-correlation in measurements must also be accounted for. Moreover, it has been observed that the time-correlation of different GNSS errors presents also some level of uncertain behavior, which makes very challenging for linear dynamic systems to produce a guaranteed solution. As proposed by GNSS Minimum Operational Performance Standards (MOPS), there are sources of time-correlated errors that can be well modelled using a first order Gauss-Markov process (GMP). Using this GMP parametric model, it is possible to capture the uncertain timecorrelated nature of error processes by allowing the variance and time correlation constant of the GMP model to be in a bounded range. Under this situation, the first part of this thesis studies the propagation of the uncertain models through the Kalman filter estimation and provides new theoretical tools in time and frequency domain to bound the KF error estimation covariance. As a result, tight stationary bounding models on the GMP uncertain processes are derived in both continuous and discrete time domain. This is extended to non-stationary models that provide tighter error bounding during an initial transient phase when measurements are first introduced (which will be relevant in scenarios with changing number of visible satellites). The new models can very easily be used during the KF implementation which might be very attractive by regulators and designers. In the second part of the thesis, the new overbounding GMP models are applied for a dual-frequency GPS-Galileo tightly-coupled GNSS/INS integration. The design of the filter and of error models is performed following compatibility with current aviation standards and ARAIM Working Group C results. The impact of the use of the new models is analysed in terms of conservativeness, integrity and continuity based on realistic operational simulations linked to airport runways. The benefit of an overbounded GNSS/INS solution is also compared with the current baseline ARAIM algorithm solution. This thesis supports the evolution of safe GNSS-based positioning systems from only snapshot based to filtered solutions. Ensuring integrity for Kalman filter in general and for GNSS/INS systems in particular is a game changer to achieve higher performance levels for future dualfrequency multi-constellation aviation services and is of vital importance for new ground and air applications like autonomous vehicles or urban air mobility.Note de contenu : Introduction
1- Preliminaries
2- Bounding Kalman Filter with uncertain error processes
3- Application to GNSS/INS integraty monitoring
4- Closing
5- AppendixNuméro de notice : 28688 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère Note de thèse : Thèse de Doctorat : Sciences : Lausanne : 2022 DOI : sans En ligne : https://infoscience.epfl.ch/record/292087?ln=fr Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=100103
Titre : UAVs for the environmental sciences : Methods and applications Type de document : Monographie Auteurs : Annette Eltner, Éditeur scientifique ; Dirk Hoffmeister, Éditeur scientifique ; Andreas Kaiser, Éditeur scientifique ; et al., Auteur Editeur : Darmstadt : Wissenschaftliche Buchgesellschaft Année de publication : 2022 Importance : 492 p. Format : 16 x 24 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-534-40590-9 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] droit
[Termes IGN] droit européen
[Termes IGN] étalonnage de capteur (imagerie)
[Termes IGN] géoréférencement
[Termes IGN] image captée par drone
[Termes IGN] matériel
[Termes IGN] navigation inertielle
[Termes IGN] photogrammétrie aérienne
[Termes IGN] plan de vol
[Termes IGN] récepteur GNSS
[Termes IGN] semis de pointsRésumé : (éditeur) This book gives an overview of the usage of UAVs in environmental sciences covering technical basics, data acquisition with different sensors, data processing schemes and illustrating various examples of application. Note de contenu : 1- Basics
2- Data acquisition
3- Data analysis
4- ApplicationsNuméro de notice : 24097 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Recueil / ouvrage collectif DOI : 10.53186/1028514 En ligne : https://doi.org/10.53186/1028514 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102571
Titre : Intelligent embedded camera for robust object tracking on mobile platform Titre original : Caméra intelligente embarquée pour le suivi robuste d'objets sur plateforme mobile Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Imane Salhi Editeur : Champs-sur-Marne [France] : Université Gustave Eiffel Année de publication : 2021 Importance : 177 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Doctoral Thesis Computer Science, Automation and Signal Processing, Ecole doctorale Mathématiques et STIC, Université Gustave EiffelLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] caméra numérique
[Termes IGN] cartographie et localisation simultanées
[Termes IGN] centrale inertielle
[Termes IGN] couplage caméra/INS
[Termes IGN] détection d'objet
[Termes IGN] instrument embarqué
[Termes IGN] méthode robuste
[Termes IGN] navigation inertielle
[Termes IGN] odomètre
[Termes IGN] système à couplage étroit
[Termes IGN] système de numérisation mobileRésumé : (auteur) Le suivi visuel-inertiel est une thématique d'actualité, difficile à traiter, notamment lorsqu’il s’agit de respecter les contraintes des systèmes embarqués, comme dans les drones autonomes (Unmanned Aerial Vehicles (UAVs)). Les questions relatives à la miniaturisation, la portabilité et la communication des systèmes électroniques s’inscrivent dans des problématiques actuelles en matière d'avancée technologique. Pour répondre de manière efficace à ces problématiques, il est nécessaire d’envisager des traitements complexes et des implémentations sur des supports contraignants en termes d’intégration et de consommation d’énergie, tels que les micro-véhicules aériens (MAVs), les lunettes et les caméras intelligentes. Au cours de cette dernière décennie, différents algorithmes performants de suivi ont été développés. En revanche, ils nécessitent des ressources calculatoires conséquentes, compte tenu des différentes formes d'utilisation possibles. Or, les systèmes embarqués imposent de fortes contraintes d'intégration, ce qui réduit leurs ressources, particulièrement en termes de capacité calculatoire. Ainsi, ce type de système nécessite de recourir à des approches efficaces avec moins de charge et de complexité calculatoire. L’enjeu de cette thèse réside dans cette problématique. L'objectif est d’apporter une solution embarquée de suivi qui permettrait d'assurer un fonctionnement robuste dans différents environnements de navigation. Une analyse des algorithmes pertinents de suivi, visuel et visuel-inertiel et des environnements de navigation ainsi qu’une étude de différentes architectures embarquées de calcul sont menées, afin de proposer notre solution nommée « système de suivi inertiel-visuel adaptatif à l'environnement de navigation~». Cette dernière consiste à alterner entre deux approches de suivi : KLT-ORB et EKF VI Tracking, selon les conditions de navigation du système, grâce au module de contrôle, tout en assurant la cohérence du système global en gérant le nombre de PoIs et l'occurrence de leur détection et en respectant les contraintes des systèmes embarqués. Tous nos expérimentations et tests ont été réalisées en utilisant le jeux de données EuRoC. Numéro de notice : 17632 Affiliation des auteurs : UGE-LASTIG (2020- ) Thématique : IMAGERIE/POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse : Informatique, automatique et traitement du signal : Gustave Eiffel : 2021 Organisme de stage : LaSTIG (IGN) + Laboratoire L3A (CEA) nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 03/03/2021 En ligne : https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-03150241 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97275
Titre : Smoothing algorithms for navigation, localisation and mapping based on high-grade inertial sensors Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Paul Chauchat, Auteur ; Silvère Bonnabel, Directeur de thèse Editeur : Paris : Université Paris Sciences et Lettres Année de publication : 2020 Importance : 135 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Thèse de Doctorat de l'Université Paris Sciences et Lettres, Informatique temps réel, robotique, automatiqueLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Navigation et positionnement
[Termes IGN] cadre conceptuel
[Termes IGN] cartographie et localisation simultanées
[Termes IGN] centrale inertielle
[Termes IGN] filtre de Kalman
[Termes IGN] itération
[Termes IGN] lissage de données
[Termes IGN] navigation inertielle
[Termes IGN] robotiqueRésumé : (auteur) Mobile systems need to locate themselves ever more accurately, and in ever more complex situations. This is in particular true for autonomous systems, for which controlling the position error is a critical safety issue. To this end, they are endowed with various sensors, the data of which are fused to obtain an estimate of the vehicle’s location, either globally (with the GPS for instance), or locally, with respect to its surroundings (with cameras for instance). This thesis investigates algorithms for localisation by sensor fusion, namely filtering and especially smoothing, when the mobile is equipped with high-grade inertial sensors. The first part deals with the nonlinear consequences of the use of high-grade inertial sensors, and demonstrates how the nonlinear structure of both filtering and smoothing algorithms may be improved by leveraging the invariant filtering framework. The second part deals with the problems incurred by the linear solvers that are used at each step of nonlinear smoothing algorithms as a result of having highly precise sensors. It introduces a novel least-squares linear solver that solves the issues. Note de contenu : Introduction
I- From Invariant filtering to invariant smoothing
II- Navigation with highly precise sensors
ConclusionNuméro de notice : 28576 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : INFORMATIQUE/POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : thèse de Doctorat : Informatique temps réel, robotique, automatique : Paris Sciences et Lettres : 2020 Organisme de stage : Centre de robotique (Paris) En ligne : https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-02887295/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97843 
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