Navigation Group Groupe Navigation Telecom SudParis Institut Mines-Telecom Une vision de la géolocalisation et des technologies associées Nel SAMAMA.

Navigation Group

Groupe Navigation

Telecom SudParis

Institut Mines-Telecom

Une vision de la géolocalisation et des technologies associées

Nel SAMAMA

Navigation Group

Dans les temps anciens

Revenir à son point de départ, principalement en mer

Préparer sa route

Se partager le Monde …

Dans les temps récents

Se déplacer efficacement dans une zone plutôt inconnue (navigation!)

Aujourd’hui … et demain

Comme avant, mais en plus relier le virtuel au réel

Géolocalisation: ça sert à quoi?

Navigation Group

Communauté « Positionnement »

Indoor

Fusion de constellations, de signaux, etc.

Hybridation

Communauté « Télécommunications »

Services et applications

Optimalisations diverses (routage, etc.)

Réseaux véhiculaires (Echanges infrastructures terminaux)

Positionnement (aussi!)

Communautés « Energie », « Environnement », …

Géolocalisation et Recherche?

Navigation Group

Un ensemble de données d’espace et de temps

Pas indispensable (on s’en passe bien pour le moment dans de nombreux domaines)

Certainement fort utile à des fins « d’optimalisation »

Ayant un lien « assez clair » avec la « mobilité »

Avec des moyens techniques associés

Très divers dans les approches et les technologies

Très divers dans les performances

Très divers dans les niveaux de maturité

Mais nous ne sommes qu’au tout début de l’histoire …

Horloge individuelle portative synchronisée (fin XVIIIème)

Positionnement individuel portatif synchronisé (fin XXème)

Géolocalisation: c’est quoi en réalité?

Navigation Group

Pour le grand public

Des choses existent mais si on veut aller plus loin il faudrait

adresser le problème de la continuité du service …

… à coût quasi nul (pour l’infrastructure et le terminal) …

… sans « réelles » spécifications utilisateurs (ou « trop »)

Dans le domaine professionnel

Les évolutions actuelles sont incrémentales et il faut toujours penser en termes de fiabilité et de performances

Pour la recherche

Les travaux sont menés sans échanges entre les communautés !

Géolocalisation: y a-t-il un besoin?

Navigation Group

Il apparaît ainsi assez clairement

qu’il existe de nombreuses pistes technologiques (actuelles et futures)

qu’elles présentent toutes de fortes limitations

que les diverses communautés n’interagissent que faiblement

► Il me semble manquer la volonté d’échanger et de mutualiser (ce

qui réclame un réel effort il est vrai) afin de chercher à dépasser l’horizon

proche

► Nous sommes très disponibles pour aller dans ce sens … et plein

d’énergie ! RT 8 ?

Alors que fait-on avec la géoloc ?

Navigation Group

Nos travaux dans ce contexte:

une approche de lacontinuité du service de positionnement

Navigation Group

Source: Global Positioning, WileyDe nombreuses solutions ont été proposées

Les nombreuses solutions

Techniques Indoors OutdoorsNetwork of sensors 1 cm to few meters Not Suitable*Vision based few cm < 1mQR Code / Bar Code few cm to 1 m few cm to 1 mRF ID < 1 m < 1 mWLAN few m Not Suitable*UWB 10 cm Not Suitable*Cell-Id 500 m to 10 km 100 m to 10 kmRadar few cm few cm to few mE-OTD (2G) / TDOA (3G) >> 200 m < 100 mGNSS Not Available a few m A-GNSS few m to Not Available a few mPseudolites 10 cm a few m Transmitters few dm to few m a few mInertial < 1 m (time dependent) < 1 m (time dependent)... ... ...

Navigation Group

7.6703 7.6710

45.1116

45.1120

AP1

AP2

AP3

AP4

Actuallocation

Calculatedlocation

Symbolic positioningresulting area

Définition de zones géographiques en fonction du niveau du signal reçu (RSSI) pour chaque point d’accès

Calcul par intersections de zones

Résultat obtenu symbolique peu précis fiable Adaptable à toutes les

configurations

Positionnement WLAN symbolique

Approche WiFi

Navigation Group

Définition d’un « environnement » de simulation

Utilisation de diverses « technologies »

WiFi, BT, UWB, GSM/UMTS, GPS, Pseudolites,

etc. Choix d’une densité de nœuds de diverses technologies

-500

50100

150200

0

50

100

150

200

0

5

10

15

20

Graphe géographique estimé et liens

Exploitation de l’ensemble des liens radio entre terminaux

Approche Réseaux Connectés

Navigation Group

Approche Radar et tags actifs

6-7GHz

7.5-8.5 GHz

Duplexeur

BPF: filtre passe bandeLPF: filtre passe bas

Principe du système de localisation en coordonnées polaires en 2D

Navigation Group

Mesures de distances en TR-UWB

Principe de la Time Delayed Sampling & Correlation (TDSC)Envoi d’un doublet décalé dans le temps

Premiers résultats

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1Registre A - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre B - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

0

0.02

0.04

Corrélation glissante entre registres- OP2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.03-0.02-0.01

00.01

Dérivée de la Corrélation glissante entre registres- OP2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1Registre A - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre B - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

0

0.02

0.04


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.03-0.02-0.01

00.01


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre A - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre B - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

0

0.02

0.04


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.03-0.02-0.01

00.01


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1Registre A - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre B - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

0

0.02

0.04


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.03-0.02-0.01

00.01


a)

b)

c)

d)

sub-block

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1Registre A - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre B - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

00.02

0.04


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.03-0.02-0.01

00.01


WfT

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1Registre A - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre B - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

00.02

0.04


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.03-0.02-0.01

00.01


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1Registre A - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre B - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

00.02

0.04


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.03-0.02-0.01

00.01


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1Registre A - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.1

0

0.1

Registre B - OP3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

00.02

0.04


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

x 10-8

-0.03-0.02-0.01

00.01

Dérivée de la Corrélation glissante entre registres- OP2correlation step D f

first value higherthan threshold

time, x 10-8 s

time, x 10-8 s

time, x 10-8 s

time, x 10-8 s

maximum correlation

Référence transmise

Impulsion d’information

Corrélation

Vitesse de corrélation

Résultats expérimentaux

TD

Navigation Group

Omniprésence du GPS … de GLONASS, de Galileo, de Beidou, …

Les nouveaux utilisateurs

Navigation Group

“Les Répélites”

ReceiverReceiver

D12Dcable

d4d3d2

d1

D23 D34

PRIk PRj + Dcable + Duw + dk

D12Dcable

d4d3d2

d1

D23 D34


SignalGenerator

ReceiverReceiver

D12Dcable

d4d3d2

d1

D23 D34


D12Dcable

d4d3d2

d1

D23 D34


SignalGeneratorGénérateur de signal

Répélite 1

Répélite 2

Répélite 3

Répélite 4

Mesures de la porteuse possibles

Synchronisation automatique

Positionnement dynamique

Effet d’éblouissement

Multi-trajets

Approches GNSS Indoor

Navigation Group

Suppression de l’éblouissement

Générateur deSéquence maximale

Répélite 1 Répélite 2 Répélite i Répélite n

Principe général

la transmission de deux codes retardés et en opposition de phase

des traitements spécifiques au niveau du récepteur afin d’éliminer les

termes d’interférence

l’utilisation d’une séquence maximale

Approches GNSS IndoorLe Near-Far dans le système « répélites »

Navigation Group

DD

DD

22

22

2222

QLQEQP

ILIEIPQEIED

D

D

Nkkk

Nkkk

AQLQE

AILIE

0

0

)ˆsin(2

)ˆcos(2

Peut être obtenu avec les corrélateurs classiques E, L et P

Avantages

Simple: pas besoin de hardware spécifique

Temps réel

Pour des muti-trajets inférieurs à ½ chip (146m), on montre que

Multi-trajets: l’approche proposéeSMICL: Short Multipath Insensitive Code Loop

D

D

2

0

2

0

22 )ˆsin(2

)ˆcos(2 Nk

kkNk

kk AQPAIPQEIED

Ainsi, le discriminateur proposé (SMICL)

Approches GNSS IndoorMulti-trajets et système « répéteurs »

Navigation Group

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,625 0,75 0,875 1 1,125 1,25 1,375 1,5

Multipath relative delay (chips)

Cod

e lo

op tr

acki

ng e

rror

(ch

ip)

In-phase multipath SMICL

Out-of-phase multipath SMICL

In-phase multipath NC

Out-of-phase multipath NC

In-phase multipath SDLL

Out-of-phase multipath SDLL

SMICL – enveloppes des erreurs (simulations)

Récepteur non filtré

Approches GNSS IndoorMulti-trajets et système « répéteurs »

Navigation Group

Afin d’améliorer la précision du positionnement

Approche classique de lissage du code par la porteuse

mesures de code non ambigües

mesures de code "précises"OK

Problème:

Le code est trop bruité en intérieur, principalement à cause des travaux multiples

SMICL

Approches GNSS IndoorL’amélioration de la précision dans le système « répélites »

Navigation Group

Précision bien en dessous du mètre en relatifPositionnement relatif: position initiale connue

Approches GNSS IndoorPremiers résultats en positionnement relatif

Navigation Group

Moyenne des mesures de codes sur 10 secondes

Position initiale

partiellement résolue

Approches GNSS IndoorPremiers résultats en positionnement absolu

Positionnement absolu: position initiale inconnue

Navigation Group

Précision bien en dessous du mètre en relatifDéploiement typique

Approches GNSS IndoorVersion actuelle du système

Navigation Group

Résultats stabilisés et représentatifs de l’approche

Approches GNSS IndoorDerniers résultats en positionnement relatif

Navigation Group

Notre proposition de continuité globaleCEA-LIST/LISA & IMT/Groupe Navigation

Les techniques retenues pour l’extérieur

GNSS Inertiel

Les techniques retenues pour l’intérieur

GNSS Indoor Inertiel

Les grandes lignes

Couvrir le large éventail des environnements indoor En combinant radio (larges espaces) et inertiel (milieux plus confinés) Ce qui permet un calibrage régulier de l’inertiel Continuité globale entre extérieur (GNSS+Inertiel) et intérieur

(GNSS+Inertiel)! Complément des systèmes actuels également pour l’extérieur!!

ReceiverReceiver

D12Dcable

d4d3d2

d1

D23 D34


D12Dcable

d4d3d2

d1

D23 D34


SignalGenerator

ReceiverReceiver

D12Dcable

d4d3d2

d1

D23 D34


D12Dcable

d4d3d2

d1

D23 D34


SignalGenerator

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Documents