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Hybridation GNSS

Évaluation des performances de systèmes GNSS de navigation hybridés avec d’autres mesures

DÉFINITION

Un nombre croissant d’applications ont recours à la radionavigation satellite de haute performance, c’est-à-dire avec des exigences élevées en terme de fiabilité, de disponibilité et de précision.

Malheureusement, l’environnement local introduit de nombreuses contraintes à surmonter, comme des masquages sous des ponts, des réflexions sur des bâtiments, des diffractions sous la végétation ou encore des interférences de sources électromagnétiques mal tenues.

Pour préserver un niveau de service satisfaisant, l’hybridation de capteurs avec le récepteur GNSS est une technique de consolidation couramment mise en œuvre. Elle a l’avantage de maintenir, sur une courte période, la qualité des informations sur la navigation en pondérant, à chaque instant, la confiance et la contribution de chaque composante du système de positionnement.

A dessein, un algorithme fusionne ces données, compense les écarts et détermine le meilleur résultat (position, vitesse, cap, attitudes, …).

    Evaluation des performances GNSS de haute précision

    Figure 1 – Résilience de la navigation en milieu urbain – Maintien sur un rail virtuel

    Critères de performance

    Le récepteur GNSS calcule une position absolue, en tout lieu et à tout moment, quand il le peut. Les mesures fusionnées avec celles du récepteur sont en général de type proprioceptif, c’est-à-dire sensibles aux attitudes et aux mouvements.

    Pour établir les performances d’un tel système de navigation, il est indispensable d’évaluer au moins 3 de ces composantes, et ce, dans un environnement typique au cas d’usage considéré :

    • Les performances intrinsèques du récepteur : cette composante est la seule à fournir une position « absolue » ;
    • Les performances des capteurs proprioceptifs : cette composante établit des mesures « relatives » au GNSS, quand celui-ci est temporairement affecté par des perturbations ;
    • Les performances de l’algorithme d’hybridation : cette composante a la charge de fusionner les mesures de positions absolues (GNSS) et relatives (autres capteurs).

    Ainsi, pour apprécier les performances objectives du système de navigation, il est nécessaire de les corréler aux contraintes d’un environnement d’essais représentatif du cas d’usage.

    Qui plus est, les résultats d’essais doivent être répétables et reproductibles.

      Figure 2 – Centrales inertielles – Photo fournie par SBG Systems

      MOYENS DE MÉTROLOGIE

      La méthodologie d’essais consiste à comparer les mesures de navigation avec celles d’une instrumentation de références, censée être plus précise. Les résultats se fondent donc sur la distribution statistique des écarts entre une trajectoire de référence (vérité terrain) et celle calculée par le système de navigation sous test.

      Néanmoins, GUIDE étend ce premier principe à des opérations de post-traitements. Elles ont pour but de mettre en évidence les erreurs aléatoires du récepteur GNSS et des capteurs hybridés. Ce complément d’analyse est indispensable pour apprécier la dispersion possible des mesures et ainsi mieux apprécier les résultats.

      A dessein, des moyens de métrologie sont engagés sur site (monde réel) et sur des bancs d’essais de rejeu exploitant les mesures GNSS et de capteurs préalablement collectées.

      Figure 3 – Comparaison des mesures de navigation