FR3090897A1 - Procédé pour déterminer une valeur UERE, structure de données implémentée par ordinateur, application et dispositif ainsi que programme implémenté par ordinateur - Google Patents

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Abstract

Titre : Procédé pour déterminer une valeur UERE, structure de données implémentée par ordinateur, application et dispositif ainsi que programme implémenté par ordinateur Procédé (400) pour déterminer une valeur UERE servant à déterminer une position consistant à saisir (401) un signal représentant une position, comparer (402) la position représentée à une position de référence, et déterminer (403) la valeur UERE en fonction de cette comparaison. Figure 4

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé pour déterminer une valeur UERE, structure de données implémentée par ordinateur, application et dispositif ainsi que programme implémenté par ordinateur Domaine technique
[0001] La présente invention se rapporte à un procédé pour déterminer une valeur UERE, un procédé pour définir cette valeur, une structure de données implémentée par ordinateur et l’application d’un dispositif ainsi qu’un programme implémenté par ordinateur. Technique antérieure
[0002] Selon J.W. Betz, Error Sources and Error Characterization, Engineering SatelliteBased Navigation and Timing:Global Navigation Satellite Systems, Signais, and Receivers, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, John Wiley & Sons, 2016, p.l39ff, il est connu que les systèmes de navigation par satellites sont extrêmement précis par comparaison à d’autres sources de position et de temps, disponibles sur la plus grande partie de la surface terrestre, mais les mesures sont toujours entachées d’erreurs. Un aspect important du développement des systèmes de navigation consiste à comprendre les sources d’erreurs, à quantifier les coefficients d’erreur et à évaluer les effets sur la précision PVT. Ce document décrit, tout d’abord, les sources d’erreurs, définit différentes catégories d’erreurs et décrit les coefficients d’influence dominants pour les erreurs d’éloignement. En outre, ce document décrit un modèle simple et général pour convertir l’erreur d’éloignement en erreur d’évaluation de la position et du temps.
[0003] Il montre comment la géométrie des satellites se répercute sur ces défauts et combine de nombreuses erreurs de mesure différentes avec leurs relations. De plus, ce document décrit les erreurs de position et de temps qui en résultent et introduit une navigation différentielle pour réduire de manière significative les erreurs. Enfin, il décrit quelques autres sources d’erreur.
[0004] Selon le document G. &. O. C. &. W. M. &. S. P. &. P. A. &. J. H. R. &. B. C. A. Johnson, ION GNSS 2012, USCG NDGPS Accuracy and Spatial Decorrelation Assessment., 2012, il est connu que selon le récepteur GNSS, on peut prévoir des échelles auxiliaires moyennes par rapport au monde, pour des approximations de la précision de localisation.
[0005] Selon le document D. Schmidt, Fehleranalyse und Datenfusion von Satellitennavigations -und Fahrdynamiksensorsignalen, Technische Universitât Darmstadt, Darmstadt, 2009, il est connu que de fusionner des capteurs dynamiques de conduite avec les données (GNSS) ce qui permet ainsi d’améliorer la précision de localisation.
[0006] L’expression UERE est l’abréviation de l’expression User Equivalent Range Error (UERE). De manière caractéristique, dans le domaine de la détermination de position, plus précisément, le domaine de positionnement par satellites, par exemple, avec le système de navigation globale par satellites, système (GNSS). Une valeur UERE représente une valeur scalaire qui, indépendamment du dispositif de localisation utilisé, plus précisément en se fondant sur le dispositif de réception, est fixée en prenant en compte différents défauts sur différents dispositifs. De manière caractéristique, le défaut dans un dispositif respectif est fixé à une valeur.
[0007] La valeur UERE a une influence directe sur la précision de localisation Δ / d’une détermination de position. La précision de localisation Δ / est habituellement obtenue par approximation comme suit :
[0008] a;=dop.uere
[0009] Dans cette formule, DOP est un coefficient morphologique sans unité qui se calcule à partir de la matrice de position, des satellites visibles du système GNSS.
[0010] EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION
[0011] Dans ce contexte, la présente invention a pour objet un procédé de détermination d’une valeur UERE servant à déterminer une position comprenant les étapes consistant à saisir un signal représentant une position, comparer la position représentée à une position de référence, et déterminer la valeur UERE en fonction de cette comparaison.
[0012] L’expression position désigne dans le cas présent, la Terre elle-même. Cette localisation peut se faire sous la forme de coordonnées de localisation ou de coordonnées calculées préalablement. L’expression signal représentant une position désigne un signal d’un système de localisation tel que, par exemple, le système GNSS ou un système de triangulation.
[0013] L’expression position de référence désigne une position qui doit être définie effectivement pour les coordonnées de localisation ou s’en rapproche avec un faible écart.
[0014] Une telle position de référence peut s’obtenir dans une carte très précise, dans un système de positionnement alternatif ou d’un système de localisation de référence.
[0015] Le procédé a l’avantage de créer non pas une valeur UERE globale, uniforme côté dispositif, mais une valeur UERE dépendant du lieu ou du temps. Le procédé selon l’invention repose ainsi sur le fait qu’à l’aide d’une telle valeur UERE, on peut, de manière simple, déterminer beaucoup mieux la précision de la localisation d’une position saisie. Cela permet de fixer rapidement et simplement une pondération tenant compte de la position saisie, dans un procédé de détermination d’une position, fondé sur la fusion de plusieurs types de localisation (détermination de position).
[0016] Selon une forme de réalisation du procédé de l’invention, l’étape de saisie concerne un signal de récepteur GNSS.
[0017] Un récepteur GNSS est un dispositif conçu pour recevoir un signal du système GNSS et pour le convertir en un signal représentant une position. Parmi les systèmes GNSS actuellement les plus connus, il y a le système de globalisation locale (NAVSTAR GPS ou GPS), le système de navigation globale par satellites (GLONASS), Galileo ou Beidou.
[0018] En particulier, la détermination de position à l’aide du système GNSS, est souvent entachée d’imprécisions de localisation dépendant du lieu et du temps. Les facteurs d’influence les plus importants sont les défauts dépendant du heu résultant d’une réception multiple (erreur de chemins multiples) ainsi que de la visibilité selon le temps ou le lieu (encore appelée visibilité LOF) des satellites de navigation du système GNSS.
[0019] Selon une forme de réalisation le procédé de l’invention, comprend l’étape supplémentaire de saisie d’une position de référence. Dans cette étape, on saisit un signal de référence représentant la position de référence. Dans l’étape de comparaison, on utilise ainsi cette position de référence, saisie.
[0020] Selon cette forme de réalisation, on ne dispose pas encore du signal de référence lorsqu’on saisit le signal pour déterminer la valeur UERE mais on le saisit en parallèle. Cette forme de réalisation a l’avantage de déterminer une valeur UERE dépendant du lieu ou du temps même si l’on ne dispose pas encore d’une information de référence. Cela permet de déterminer rapidement des valeurs UERE dépendant du lieu ou du temps dans de très grandes zones.
[0021] Selon une forme de réalisation du procédé de l’invention, on associe à cette valeur UERE, déterminée, une information de géométrie ou de nature d’état dépendant du lieu (hauteur des immeubles, forme des immeubles, reliefs, arbres, etc.) ou des informations dépendant de l’heure de la journée ou des informations dépendant de la zone (position des satellites) ou de la latitude.
[0022] Précisément, les informations de géométrie ou de nature d’état relatives, par exemple, à la hauteur des immeubles, à leur forme, aux reliefs, aux arbres, etc. fournissent des indications précieuses pour des facteurs dépendant du heu et qui influencent la précision de la localisation. C’est ainsi que certaines hauteurs ou formes d’immeubles favorisent le développement des chemins multiples des signaux de positionnement des satellites de navigation du système GNSS. En outre, les reliefs et les arbres peuvent réduire la visibilité des satellites de navigation du système GNSS.
[0023] Les informations dépendant des zones ou du temps, telles que la météorologie, la température, etc. fournissent également des indications précieuses pour les facteurs susceptibles d’influencer la précision de la localisation.
[0024] Les informations dépendant de l’heure de la journée telles que, par exemple, la position des satellites, peuvent avoir une influence sur la précision de la localisation car, selon la visibilité des satellites, on aura une autre valeur DOP.
[0025] En résumé, les informations supplémentaires ci-dessus complètent ou étendent la valeur UERE déterminée. En outre, ces informations supplémentaires servent à reconnaître des motifs utilisés pour modifier la valeur UERE. C’est ainsi que l’on obtient des valeurs UERE fondées sur des informations sans qu’elles ne soient obtenues par une saisie, c’est-à-dire une mesure sur place.
[0026] Cela se traduit par un autre aspect de la présente invention.
[0027] Ainsi, la présente invention a également pour objet un procédé de détermination d’une valeur UERE pour déterminer une position.
[0028] Le procédé comprend les étapes suivantes :
[0029] déterminer la valeur UERE à l’aide d’un procédé d’apprentissage automatique. Ce procédé d’apprentissage automatique est entraîné en fonction d’au moins une valeur UERE connue au préalable. De plus, cette valeur UERE sera déterminée par un procédé de détermination d’une valeur UERE selon la présente invention.
[0030] Un procédé d’apprentissage automatique selon la présente invention est un procédé générant artificiellement des connaissances à partir de l’expérience. De tels procédés reposent sur le fait qu’à partir d’exemples (c’est-à-dire à partir d’informations connues) on peut généraliser le modèle appris et reconnaître ainsi le modèle appris dans des nouvelles données inconnues. Cela aboutit à une connaissance artificielle à partir de nouvelles données inconnues.
[0031] Cet aspect de la présente invention repose sur le fait que la valeur UERE dépend de facteurs extérieurs tels que, par exemple, des informations de géométrie ou de nature d’état dépendant du lieu (hauteur d’immeuble, forme d’immeuble, reliefs, arbres, etc.) ou d’informations dépendant d’une zone (météorologie, température et autre) ou des informations dépendant de l’heure de la journée (position des satellites) ou encore de la latitude.
[0032] Cette dépendance de la valeur UERE par rapport à des informations supplémentaires peut se déterminer par le procédé d’apprentissage par machine ou apprentissage automatique.
[0033] C’est ainsi que des procédés entraînés de manière appropriée selon l’apprentissage automatique, permettent d’obtenir une valeur UERE dépendant du lieu ou temps à partir d’informations supplémentaires.
[0034] Selon une forme de réalisation du procédé de la présente invention, le procédé d’apprentissage par machine ou apprentissage automatique est entraîné en fonction des informations de géométrie et de nature d’état dépendant du lieu associé (hauteur des immeubles, forme des immeubles, reliefs, arbres, etc.) et/ou d’informations dépendant de la zone (météorologie, température et autres) ou d’informations dépendant de l’heure de la journée (position des satellites) et/ou de la latitude.
[0035] Un autre aspect de la présente invention est la structure de données implémentées par ordinateur comprenant au moins une valeur UERE dépendant du lieu. La valeur UERE se détermine, ou se définit par une forme de réalisation du procédé pour déterminer une valeur UERE selon la présente invention peut.
[0036] Un autre aspect de la présente invention est l’utilisation d’une structure de données implémentée par ordinateur pour déterminer une position avec l’étape consistant à tenir compte d’une information représentant une position en fonction de la valeur UERE associée à cette information de la structure de données implémentées par ordinateur.
[0037] Selon cet aspect, un procédé fondé sur la fusion d’informations de position déterminée de manière différente permet d’obtenir une valeur UERE plus précise dépendant du lieu, pour avoir des informations de position correspondant à la valeur UERE par la fusion d’une pondération appropriée.
[0038] Une information de position correspond alors à une valeur UERE, si l’information de position est fournie par un dispositif qui a été utilisé pour l’information de position fournie de la valeur UERE. Par comparaison avec les applications connues, selon la présente invention, on ne dispose pas d’une simple valeur UERE venant du dispositif, mais d’une valeur UERE qui dépend en plus du lieu et le cas échéant du temps.
[0039] L’invention a également pour objet un dispositif pour déterminer une position. Ce dispositif est conçu pour utiliser une structure de données implémentée par ordinateur selon l’invention. Pour déterminer une position, le dispositif utilise la valeur UERE de la structure de données. Le dispositif comporte des moyens pour exécuter les étapes respectives du procédé. Ces étapes sont, par exemple, des interfaces conçues ou établies de manière correspondante pour recevoir ou émettre, des unités de calcul (processeur, microprocesseur, ASIC ou moyens analogues) et des unités de mémoire (RAM, ROM ou autre).
[0040] Un autre aspect de la présente invention est un programme implémenté par ordinateur et conçu pour exécuter toutes les étapes d’une forme de réalisation du procédé pour déterminer une valeur UERE selon la présente invention ou encore une forme de réalisation du procédé pour déterminer une valeur UERE selon la présente invention. Brève description des dessins
[0041] La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide des dessins annexés dans lesquels :
[0042] [fig.la] représentation schématique d’une constellation de satellites pour un DOP avantageux,
[0043] [fig.lb] représentation schématique d’une constellation de satellites pour un DOP non avantageux,
[0044] [fig.2] représentation schématique d’une situation d’une détermination de position avec une information de position provenant de différentes sources, [0045] [fig.3a] représentation schématique d’une trace de positions saisies par comparaison à une trace de référence avec une valeur UERE fixe selon l’état de la technique, [0046] [fig.3b] représentation schématique d’une trace de positions saisies par comparaison à une trace de référence avec une valeur UERE dépendant du lieu selon la présente invention,
[0047] [fig.4] ordinogramme d’un mode de réalisation d’un procédé selon l’invention pour déterminer une valeur UERE,
[0048] [fig.5] ordinogramme d’un mode de réalisation d’un procédé selon la présente invention pour déterminer une valeur UERE.
[0049] DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
[0050] La figure 1 est une représentation schématique d’une constellation de satellites pour un coefficient DOP avantageux,
[0051] Un coefficient DOP avantageux s’obtient si les signaux GNSS des satellites de navigation ont une résolution élevée. Cela est le cas, par exemple, si les satellites de navigation utilisés sont répartis largement au-dessus de la plage lisible pour le dispositif récepteur.
[0052] La figure 1b montre une représentation schématique d’une constellation de satellites correspondant à un coefficient DOP non avantageux. Un tel coefficient DOP non avantageux s’obtient, par exemple, si les signaux GNSS des satellites de navigation utilisés ont une faible résolution. Cela se produit, par exemple, si les satellites de navigation utilisés sont proches les uns des autres de sorte que leur cercle de dispersion pour déterminer la position, donne une valeur surdimensionnée et non pas un point.
[0053] La figure 2 est une représentation schématique d’une situation d’une détermination de position avec des informations de position provenant de différentes sources. La situation représentée est, par exemple, celle d’une plage d’application de la présente invention. Dans la situation représentée, le véhicule propre (véhicule Ego) reçoit des données de position Ego d’un autre véhicule 3 par ses propres capteurs embarqués (OS), par un message de sensibilisation par coopération (CAM (3)) du premier véhicule 3 lui-même ou par un message de perception d’environnement (EM (3, 4)), également appelé message de perception par coopération (CPM). On dispose ainsi de trois dispositifs différents pour la détermination de position (localisation) assistée par satellites. La participation relative des déterminations de position respectives se définit de manière correspondante.
[0054] Selon la présente invention, chaque détermination de position a une valeur UERE dépendant du lieu ou du temps. La valeur UERE respective peut être fournie par des dispositifs correspondants pour la détermination de position assistée par satellite. Chaque dispositif respectif, a une banque de données. On peut également envisager que les valeurs UERE respectives sont fournies par un service Cloud. Dans le cas d’une interruption du service Cloud, les dispositifs respectifs, concernés peuvent utiliser une valeur UERE fixe, prédéfinie, comme solution de rechange.
[0055] Le service Cloud offre en outre un accès aux données transmises par une liaison radio (par exemple par Internet), car pratiquement chaque dispositif accède aux données par radio pour la détermination de position assistée par ordinateur. Cet accès aux données s’utilise de manière caractéristique pour tenir les éphémérides des satellites au démarrage à froid et accélérer le début d’une détermination de position utile.
[0056] Comme les valeurs UERE sont des valeurs scalaires dépendant du lieu ou du temps, fournir de telles valeurs par un accès à des données par une liaison radio appropriée, ne représente pas une mise en œuvre de moyens importants pour le véhicule propre Ego ; le but est de fusionner les informations de position respectives concernant l’autre véhicule 3 pour faire une approximation aussi précise que possible de la position effective de l’autre véhicule 3.
[0057] Pour cela, on utilise la valeur UERE selon l’invention. Cette valeur représente une relation directe avec la précision de localisation. En fonction de cette valeur de l’information de position respective, on peut pondérer l’information de position pour le fusionnement.
[0058] Les déterminations de position dans le véhicule propre Ego des autres véhicules Ego 2, 3, 4 peuvent sélectionner les propositions correspondantes pour tenir compte des messages de véhicule à véhicule EPM (3, 4), CAM (2), EPM (4, 5), CAM (3), CAM (5) qui sont des informations de position.
[0059] Les chiffres entre parenthèse derrière les types de messages respectifs CAM, EPM indiquent de quel véhicule vient l’information de position respective.
[0060] Les figures 3a, 3b représentent dans un graphique selon l’axe des ordonnées, les ordonnées de lieu sous la forme de degrés de longitude et de latitude, les résultats d’une mesure test (en vert ou en traits interrompus) par comparaison à une mesure de référence (en rouge ou en traits pleins). Les points représentent les instants de mesure ou points de référence. Les points de mesure montrent par des cercles, les valeurs UERE utilisées respectivement et qui indiquent la dispersion de la mesure.
[0061] La figure 3a montre le cas de l’utilisation d’une valeur UERE fixe. Il apparaît clairement que les positions effectivement mesurées en plusieurs endroits se situent nettement à l’extérieur de la dispersion de mesure prévisible. C’est ainsi que partant des valeurs UERE la mesure est significativement plus précise qu’elle ne l’est réalité.
[0062] La figure 3b montre la situation dans laquelle on utilise une valeur UERE dépendant du lieu ou du temps selon la présente invention. Il apparaît clairement que les mesures effectives dans la majorité des cas, se situent dans la dispersion de mesure prévisible pour chaque valeur UERE respective. Ainsi, la précision de localisation respective tient compte de la valeur UERE dépendant du lieu ou du temps selon la présente invention, pour la fusion de la détermination de position du système GNSS avec la détermination de position alternative pour la pondération de la détermination de position du système GNSS.
[0063] La figure 4 montre un ordinogramme d’un mode de réalisation d’un procédé 400 selon la présente invention.
[0064] Dans l’étape 401 on saisit un signal représentant une position à l’aide d’une installation de saisie d’un signal de position. Cette installation est, par exemple, un dispositif récepteur du système GNSS pour recevoir des signaux GNSS d’un satellite de navigation GNSS. Il peut également s’agir d’un dispositif de navigation sans fil qui permet de recevoir une information contenant une information de position ou qui représente information de position.
[0065] Dans l’étape 402 on compare la position représentée à une position de référence. La comparaison se fait avec un moyen approprié ou un circuit intégré dédié à une application (circuit ASIC) ; La position de référence peut se trouver dans une mémoire de données, par exemple, dans une mémoire RAM ou une mémoire ROM ou encore elle est fournie par un service Cloud avec transmission radio.
[0066] Dans l’étape 403 on détermine une valeur UERE en fonction de la comparaison. Pour déterminer la valeur URE on peut l’évaluer par la formule suivante :
[0067] ----------------,-----------“ 4^)' s Hw“ w) «fa ) = -----------σ
[0068] Dans cette formule, S-représent© la position de la matrice de covariance déduite des satellites de navigation GNSS utilisés pour déterminer la position.
[0069] Dans une variante simplifiée, on utilise également la fonction de Heaviside dépendant du temps ou du lieu pour la valeur UERE.
[0070] La figure 5 montre un ordinogramme d’un mode de réalisation d’un procédé selon la présente invention.
[0071] Dans l’étape 501 on détermine la valeur UERE à l’aide d’un procédé d’apprentissage automatique. Le procédé d’apprentissage automatique est entraîné en fonction d’au moins une valeur UERE connue au préalable. Cette valeur UERE connue au préalable se détermine, par exemple, à l’aide d’un procédé de détermination d’une valeur UERE selon un premier aspect de la présente invention.
[0072] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
[0073] CAM Message de sensibilisation par coopération
[0074] CPM Message de perception par coopération
[0075] DOP Coefficient morphologique

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Procédé (400) pour déterminer une valeur UERE servant à déterminer une position comprenant les étapes suivantes consistant à : saisir (401) un signal représentant une position, comparer (402) la position représentée à une position de référence, et déterminer (403) la valeur UERE en fonction de cette comparaison. [Revendication 2] Procédé (400) selon la revendication 1, selon lequel l’étape de saisie (401) consiste à recevoir un signal d’un récepteur de système GNSS. [Revendication 3] Procédé (400) selon la revendication 1 ou 2, comprenant l’étape supplémentaire consistant à saisir (401) un signal de référence représentant la position de référence et dans l’étape de comparaison (402), la position de référence est la position de référence, représentée, saisie. [Revendication 4] Procédé (400) selon l’une des revendications précédentes, selon lequel la valeur UERE déterminée comprend une information de géométrie ou de nature d’état dépendant de la position (hauteur d’immeuble, forme d’immeuble, reliefs, arbres) et/ou une information dépendant d’une zone (météorologie, température) et/ou une information dépendant de l’heure de la journée (positions des satellites) et/ou la latitude. [Revendication 5] Procédé (500) pour déterminer une valeur UERE servant à déterminer une position comprenant les étapes suivantes consistant à : déterminer (501) la valeur UERE à l’aide d’un procédé d’apprentissage automatique, ce procédé d’apprentissage automatique ayant été entraîné en fonction d’au moins une valeur UERE connue au préalable, et selon lequel on détermine au moins une valeur UERE à l’aide d’un procédé (400) selon l’une des revendications 1 à 4. [Revendication 6] Procédé (500) selon la revendication 5, selon lequel, le procédé d’apprentissage automatique a également été entraîné à partir d’informations de géométrie ou de nature d’état dépendant du lieu (hauteur d’immeuble, forme d’immeuble, reliefs, arbres) et/ou d’informations dépendant de la zone (météorologie, température) et/ou d’informations dépendant de l’heure de la journée (position des satellites) et/ou de la latitude. [Revendication 7] Structure de données implémentée par ordinateur (banque de données de valeurs UERE) comprenant au moins une valeur UERE dépendant du lieu, cette valeur UERE étant obtenue à l’aide d’un procédé (400) selon l’une des revendications 1 à 4 et/ou à l’aide d’un procédé (500) selon les revendications 5 ou 6.
    [Revendication 8] Application d’une structure de données, implémentée par ordinateur selon la revendication 7, pour déterminer une position comprenant l’étape suivante consistant à : tenir compte d’une information représentant une position en fonction de la valeur UERE associée à cette information dans la structure de données implémentée par ordinateur. [Revendication 9] Dispositif pour déterminer une position, ce dispositif étant conçu pour appliquer une structure de données implémentée par ordinateur selon la revendication 7 et utiliser une position pour une valeur UERE de la structure de données. [Revendication 10] Programme implémenté par ordinateur conçu pour exécuter toutes les étapes du procédé (400) selon l’une des revendications 1 à 4, et/ou un procédé (500) selon l’une des revendications 5 à 6.
    1/5
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