WO2024009048A1 - Method for correcting an attitude provided by a dead reckoning navigation system by means of a relative positioning system - Google Patents

Method for correcting an attitude provided by a dead reckoning navigation system by means of a relative positioning system Download PDF

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WO2024009048A1
WO2024009048A1 PCT/FR2023/051071 FR2023051071W WO2024009048A1 WO 2024009048 A1 WO2024009048 A1 WO 2024009048A1 FR 2023051071 W FR2023051071 W FR 2023051071W WO 2024009048 A1 WO2024009048 A1 WO 2024009048A1
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WO
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dead reckoning
navigation system
reckoning navigation
attitude
positions
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/051071
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David Vissiere
Mathieu Hillion
David LEBEL
Maxime LUCAS
Original Assignee
Sysnav
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    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments

Definitions

  • the present invention relates to dead reckoning navigation techniques, more particularly techniques for resetting an attitude provided by a dead reckoning navigation system. It finds an advantageous application in the case of travel in an urban or “indoor” environment, that is to say inside buildings.
  • dead reckoning methods we also know methods known as dead reckoning methods to track the relative position of an object in any environment using a motion sensor measuring the movement of the object.
  • relative position we mean the position of the object in space relative to a point and a reference given at initialization.
  • these methods also make it possible to obtain the orientation (also called “attitude") of the object with respect to the same initial reference frame, which is given, in dimension 3, by the Euler angles (roll ⁇ p, pitch 0, yaw qj) and, in dimension 2, by heading qj.
  • These methods are preferred in case of movement in an environment where position tracking by multi-lateration is difficult, for example urban or “indoor” environments.
  • inertial navigation There are different types of dead reckoning navigation. The most common is so-called “simple” inertial navigation, as implemented in heavy applications such as the navigation of fighter or airliner planes, submarines, ships, etc. It is based on inertial units generally comprising a minimum of three accelerometers and three gyrometers arranged in a triaxis. Typically, gyrometers “maintain” a reference point, in which a double temporal integration of the accelerometer measurements makes it possible to estimate the movement. It is well known that to be able to use this “simple” inertial navigation method, it is necessary to use very high precision sensors. Indeed, the double temporal integration of an acceleration measurement means that a constant acceleration error creates a position error which increases proportionally to the square of the time.
  • Another known dead reckoning technique is the technique in which the speed vector information in the object's frame is provided by an external source (for example an odometer for a car, a log for a boat or a Pitot tube for an airplane). It is then sufficient to apply a simple integration to this speed vector information and combine it with orientation information and in particular the heading of the object to know its trajectory. For the same sensor measurement inaccuracy, the temporal drift is then less sensitive.
  • an external source for example an odometer for a car, a log for a boat or a Pitot tube for an airplane.
  • the initial attitude is known, for example by initial “alignment” of an inertial device or by provision by sensors other than inertial (for example magnetic).
  • the measurement imprecision of inertial sensors induces a temporal drift in the measured attitude, which makes knowledge of the initial attitude obsolete after a more or less long time depending on the precision of the sensors used and leads to inaccuracies in the location of the object. For example, an error of 1% in the heading measurement leads, after a movement of 100 m, to an inaccuracy of 1 m in the location of the object.
  • An objective of the invention is to propose a simple and economical solution for resetting an attitude provided by a dead reckoning navigation system. Another objective is to allow such registration with great precision over a short distance. Another objective is to allow, in a simple and economical way, precise monitoring of people moving inside a building.
  • an attitude resetting method for resetting an attitude provided by a dead reckoning navigation system comprising the following steps: estimation, by the dead reckoning navigation system, for each of a plurality of determination instants included in a movement interval during which the dead reckoning navigation system moves along a movement trajectory, of an estimated position of the dead reckoning navigation system in an arbitrary fixed reference at said instant of determination, obtaining, for each instant of determination, an evaluated position of the dead reckoning navigation system at said instant of determination in a predetermined fixed reference, said position evaluated having been evaluated by a relative positioning system, and deduction of at least one attitude adjustment parameter by minimization of a cost function comparing the evaluated positions to the estimated positions corrected by means of the or each adjustment parameter.
  • the attitude adjustment method also has one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to any technically possible combination(s): the dead reckoning navigation system is carried by a pedestrian, the dead reckoning navigation system system preferably being attached to a foot or ankle of the pedestrian; the dead reckoning navigation system comprises a motion sensor for measuring a movement of the dead reckoning navigation system and a processing unit for deducing from the measured movement an attitude and a position of the dead reckoning navigation system; the relative positioning system is chosen from: a multi-angulation system, a multi-lateration system, a map matching system and a visual positioning system, the relative positioning system preferably comprising a telemetry device on ultra-wideband; the arbitrary fixed reference and the predetermined fixed reference share a common axis, an attitude adjustment parameter consisting of a parameter, preferably an angle, for modification of orientation by rotation around said common axis; the common axis is a vertical axis; the cost function is representative of an average geometric difference between the evaluated positions and the estimated
  • the precision value is a function of uncertainties in the estimated positions and the evaluated positions and/or an average geometric difference between the evaluated positions and the estimated positions after application of the candidate value of the registration parameter.
  • the deduction of the adjustment parameter comprises the following sub-steps: oa) calculation of a first candidate value for the adjustment parameter by minimization of a cost function comparing the evaluated positions for N instants of determination at the positions estimated for said N instants of determination corrected by means of the adjustment parameter, ob) calculation of a first precision value associated with said first candidate value, oc) calculation of a second candidate value for the adjustment parameter by minimization of a cost function comparing the positions evaluated for N-1 determination instants, corresponding to said N determination instants minus the oldest determination instant, to the positions estimated for said N-1 determination instants corrected by means of the or each registration parameter, od) calculation of a second precision value associated with said second candidate value, oe) comparison of the first and second precision values, and of) selection of the first candidate value when the first precision value reflects the best precision; when the
  • the invention also relates, according to a second aspect, to a method for locating an object in a predefined space, the method comprising the following steps: starting the dead reckoning navigation system, attitude resetting of the navigation system dead reckoning using a relative positioning system comprising an infrastructure installed at an access point to the predefined space, so as to obtain an attitude adjustment parameter, said attitude adjustment implementing a attitude resetting method according to any one of the preceding claims, position resetting of the dead reckoning navigation system using a relative positioning system comprising an infrastructure installed at said access point to the predefined space, so as to obtain a position adjustment parameter, and calculation, by the dead reckoning navigation system, by means of the attitude adjustment parameter and the position adjustment parameter, of a calculated position of the system dead reckoning navigation in the predetermined benchmark.
  • the location method also has the following characteristic: the infrastructure is on board a vehicle itself equipped with a location and orientation system making it possible to calculate the position of the infrastructure in the predetermined benchmark.
  • the invention also relates, according to a third aspect, to a dead reckoning navigation system comprising a movement sensor for measuring a movement of the dead reckoning navigation system and a processing unit for deducing an attitude from the measured movement. and a position of the dead reckoning navigation system in a fixed reference frame, the processing unit being configured to implement an attitude adjustment method according to the first aspect to reset said attitude.
  • the subject of the invention is a computer program product comprising code instructions for the execution of an attitude adjustment method according to the first aspect when said program is executed by a processor.
  • the invention relates to a storage means readable by computer equipment on which is recorded a computer program product comprising code instructions for the execution of an attitude adjustment method according to the first aspect.
  • Figure 1 is a top view of a system for locating an object in a predefined space according to an exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 is a perspective view of a detail of the location system of Figure 1
  • Figure 3 is a diagram of a location box of the location system of Figure 1
  • Figure 4 is a diagram illustrating a example of an object localization method in a predefined space implemented by the system of Figure 1
  • Figure 5 is a diagram illustrating a course adjustment step of the method of Figure 4
  • Figure 6 is a diagram illustrating a sub-step of deducing a heading adjustment parameter of the heading adjustment step of Figure 5.
  • the location system 10 shown in Figure 1 is intended for the location of objects of interest 12 within a predefined space 14.
  • the location system 10 comprises a plurality of location boxes 16 each attached to a respective object of interest 12.
  • the location system 10 also includes a location infrastructure 18 arranged at at least one access point 19 to the predefined space 14.
  • each object of interest 12 is here constituted by a pedestrian.
  • the invention is particularly advantageous in such a use because it allows a very small footprint of the boxes 16, which can thus be easily carried in an ergonomic manner by pedestrians.
  • the objects of interest 12 consist of any mobile object whose position knowledge is desired, for example a wheeled vehicle, a drone, etc.
  • the predefined space 14 typically consists of a building interior. This is for example an industrial site, the pedestrians 12 then typically being technicians working on said industrial site. Alternatively, the predefined space 14 is an intervention site, for example a building on fire or a hostage-taking location, the pedestrians 12 then being firefighters or infantrymen intervening on said site.
  • Each location box 16 is typically attached to a limb, here a leg, preferably a foot or an ankle, of the pedestrian 12.
  • each location box 16 comprises, as visible in Figure 3, a device for attachment 20 constituted here by a bracelet for example with a hook-and-loop strip which encloses the member and allows the secure connection.
  • the attachment member 20 is constituted by all element allowing an integral connection of the location box 16 with the object of interest 12.
  • the location box 12 includes a dead reckoning navigation system 22. It also includes a relative positioning system 24. In the example shown it also includes a communication system 26, typically a wireless communication system, for communicating the location box 12 with an external device such as a mobile terminal 29 ( Figure 2), for example a multifunction mobile, or even a remote server (not shown). Optionally it includes a storage module 28.
  • the dead reckoning navigation system 22 comprises a motion sensor 30 for measuring a movement of the dead reckoning navigation system 22 and a processing unit 32 for deducing from the measured movement an attitude and a position of the dead reckoning navigation system. estimates 22 in a predetermined fixed reference, for example the Est-North-Haut reference (better known by the acronym ENU, from the English “East-North-Up”).
  • a predetermined fixed reference for example the Est-North-Haut reference (better known by the acronym ENU, from the English “East-North-Up”).
  • ENU East-North-Up
  • the dead reckoning navigation system 22 is configured to work in a two-dimensional reference frame and to provide only a heading and two position coordinates of the dead reckoning navigation system 22 in a horizontal plane of the predetermined benchmark.
  • the dead reckoning navigation system 22 is configured to work in a three-dimensional reference frame and therefore to provide a roll angle, a pitch angle and a yaw angle of the dead reckoning navigation system 22, as well as its three position coordinates in the predetermined reference frame.
  • Those skilled in the art will easily be able to transpose the example given here from the two-dimensional case to the three-dimensional case.
  • the motion sensor 30 comprises a gyrometer 40 for measuring an angular speed of the dead reckoning navigation system 22 according to a system of three orthogonal axes defining a mobile reference frame secured to the housing 16, i.e. measuring the three components of a speed vector angular in said mobile reference.
  • the gyrometer 40 can in fact designate a set of three gyrometers associated with one of the three axes, in particular in tri-axis (i.e. each capable of measuring one of the three components of the angular velocity vector).
  • the motion sensor 30 also includes a member 42 for acquiring a linear speed of the dead reckoning navigation system 22, that is to say the displacement.
  • This acquisition member 42 can make it possible to obtain the linear speed directly or indirectly, and thus be of varied type.
  • the acquisition member 42 may consist of one or more accelerometers (not shown). These accelerometers are advantageously arranged in a tri-axis, typically according to the same system of three orthogonal axes as the gyrometer 40. They are sensitive to external forces other than gravitational applied to the sensor 30, and make it possible to measure a specific acceleration. The linear speed is then obtained by temporal integration of this acceleration.
  • the acquisition member 42 consists of at least two odometers each for one wheel of the vehicle, for example the two rear wheels.
  • odometer we mean equipment capable of measuring the speed of a wheel by counting the revolutions (“tachometer”).
  • odometers have a part fixed to the wheel (for example a magnet), and detect each passage of this fixed part (called “top”) so as to count the number of revolutions per unit of time, which is the frequency of rotation.
  • Other techniques are known, for example the optical detection of a mark on the wheel, or the magnetometer of patent FR 2 939 514 which detects the rotation of a metallic object such as a wheel.
  • the “speed” of a wheel is a scalar, that is to say the norm of the speed of the wheel in the terrestrial frame of reference (assuming no slippage). If the radius of the wheel is known, measuring the rotation frequency makes it possible to estimate this speed standard.
  • the motion sensor 30 further comprises a stride detector (not shown) to detect when the foot of the pedestrian 12 is on the ground, as described for example in document WO 2017/060660.
  • a stride detector (not shown) to detect when the foot of the pedestrian 12 is on the ground, as described for example in document WO 2017/060660.
  • the processing unit 32 is constituted by a programmable machine, such as a DSP (“Digital Signal Processor” in English) or a microcontroller. It includes a processor or CPU (“Central Processing Unit” in English) 44 and a memory 46 of the RAM (“Random Access Memory” in English) and/or ROM (“Read Only Memory” in English) type.
  • the processor 44 is configured to execute instructions loaded in the memory 46.
  • the processor 44 is capable of reading instructions from the memory 46 and executing them.
  • These instructions form a computer program causing the calculation, by the processor 44, of the heading and the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference, for example by implementing the method described in WO 2017/060660 or FR 2 939 514.
  • the processing unit 32 is constituted by a machine or a dedicated component, such as an FPGA (“Field-Programmable Gate Array” in English) or an ASIC (“Application-Specific Integrated Circuit” in English).
  • the processing unit 32 also comprises a buffer memory 49 for the temporary storage of information necessary for calculating the heading position and the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
  • the dead reckoning navigation system 22 also includes a network of magnetometers 48 linked to the housing 16, that is to say they each have a movement substantially identical to that of the housing 16 in the terrestrial reference frame, and spatially spaced from each other.
  • Each magnetometer 48 is a three-axis magnetometer capable of measuring a magnetic field along three axes.
  • each magnetometer 48 is typically constituted by three single-axis magnetometers (not shown) oriented along axes substantially perpendicular to each other. These axes are preferably the same as those of the system of three orthogonal axes of the gyrometer 40.
  • the network of magnetometers 48 is suitable, due to its particular geometry, to authorize the determination, at each instant of measurement of the magnetometers 48, of a spatial gradient of the measured magnetic field, in particular of the coefficients of this gradient along each of the axes of the mobile reference linked to the housing 16.
  • Each coefficient of said gradient is for example determined by a method using the vector measurements of the magnetic field carried out by the magnetometers 48, associated with optimization methods of the least square or median filter type or associated with the properties intrinsics of the magnetic field described by Maxwell's equations.
  • any other conventional method suitable for calculating the coefficients of the spatial gradient of the magnetic field is suitable.
  • the processing unit 32 is then typically configured to adjust the determination of the speed of the dead reckoning navigation system 22 by implementing the method described in EP 2 541 199.
  • the dead reckoning navigation system 22 typically has an accuracy of the order of a few percent, for example between 1 and 3%, in distance traveled and a few tens of degrees per hour, for example between 30 and 80 degrees per hour. , in course drift.
  • the relative positioning system 24 is capable of identifying a relative position of a point secured to the dead reckoning navigation system 22 relative to a reference system having a known position in the predetermined fixed reference, and of deducing the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
  • the relative positioning system 24 comprises a sensor 50 capable of measuring a parameter making it possible to locate the point attached to the reference system, and a processing unit 52 for deducing from this parameter a position of the navigation system at esteems it 22 in the predetermined fixed reference.
  • the relative positioning system 24 is constituted by a multi-lateration system, in particular by a proximity multi-lateration system.
  • the infrastructure 18 then comprises, at the level of the or each access point 19, at least three beacons 54 (Figure 2) (or “anchors”) each having a known position in the predetermined fixed reference and with which the system of relative positioning 24 is configured to communicate.
  • the sensor 50 is typically constituted by a wireless communication system capable of communicating with the beacons 54 and of deducing the distance with each beacon 54, for example by measuring the round trip distance (better known as acronym “TWR”, from the English “two-way ranging”).
  • the senor 50 is constituted by an ultra-wide band telemetry device capable of communicating with the beacons 54 and measuring its distance from the beacons 54 via the ultra-wide band protocol (better known by the acronym UWB , from the English “Ultra Wide Band”), which allows precision in measuring the position of around ten centimeters, typically between 20 cm and 1 m.
  • the ultra-wideband protocol is a radio communication protocol based on the transmission of very short pulses (of the order of a nanosecond) over a wide frequency spectrum. Communications thus benefit from a wide bandwidth (500 to 1350 MHz) in the range 0.5 to 9.5 GHz (central frequency) depending on the channel used.
  • the sensor 50 is capable of communicating with the beacons 54 via the Bluetooth protocol or the Wi-Fi protocol.
  • the multi-lateration system is constituted by a GNSS system.
  • the processing unit 52 is then configured to deduce from distance measurements and known positions of the beacons 54 the relative position of the sensor 50 in the predetermined fixed reference frame, typically by multi-lateration or by optimization, and to deduce from this position, as well as the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning navigation system 22, the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
  • the relative positioning system 24 is constituted by a multi-angulation system, the sensor 50 then being capable of measuring at least one angle between the observation directions of two beacons each having a known position in the predetermined fixed reference.
  • the processing unit 52 is then configured to deduce from the angle measurement(s) and the known position of the beacons 54 the position of the sensor 50 in the predetermined fixed reference frame, typically by multi-angulation, and to deduce of this position, and the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning navigation system 22, the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
  • the relative positioning system 24 is constituted by a card matching system.
  • the sensor 50 is then capable of measuring a parameter of the environment, for example the relief or the magnetic field, and the processing unit 52 is capable of matching this measurement with a map of said parameter which it stores in memory. , so as to deduce the position of the sensor 50 in the predetermined fixed reference.
  • the relative positioning system 24 is constituted by a visual positioning system.
  • the sensor 50 is then constituted by an imager associated with an image processing system.
  • the imager is configured to acquire images of the environment and the processing system to detect in each image a remarkable point, for example a target, whose position is known in the predetermined fixed reference frame.
  • the processing unit 52 is then configured to deduce a relative position of the sensor relative to the remarkable point, and to deduce from this relative position, as well as from the known position of the remarkable point and from the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning navigation system 22, the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
  • the imager is fixed (it belongs to the infrastructure 18) and it is the remarkable point (typically the target) which is carried by the housing 16.
  • the remarkable point typically the target which is carried by the housing 16.
  • the processing unit 52 is constituted by a programmable machine, such as a DSP (“Digital Signal Processor” in English) or a microcontroller. It includes a processor or CPU (“Central Processing Unit” in English) 56 and a memory 58 of the RAM (“Random Access Memory” in English) and/or ROM (“Read Only Memory” in English) type.
  • the processor 56 is configured to execute instructions loaded into the memory 58. When the relative positioning system 24 is powered on, the processor 56 is capable of reading instructions from the memory 58 and executing them. These instructions form a computer program causing the calculation, by the processor 56, of the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference from the parameter measured by the sensor 50.
  • the processing unit 52 is constituted by a machine or a dedicated component, such as an FPG ⁇ (“Field-Programmable Gate Array” in English) or an ⁇ SIC (“Application-Specific Integrated Circuit” in English).
  • FPG ⁇ Field-Programmable Gate Array” in English
  • ⁇ SIC Application-Specific Integrated Circuit
  • the processing unit 52 of the relative positioning system 24 is distinct from that 32 of the dead reckoning navigation system 22. Alternatively (not shown) these processing units 32, 52 are combined.
  • the communication system 26 is configured to implement short-range wireless communication, for example Bluetooth or Wi-Fi (in particular in an embodiment with a mobile terminal 29) and/or to connect to a mobile network ( typically UMTS/LTE/5G) for long distance communication.
  • a mobile network typically UMTS/LTE/5G
  • the communication system 26 is for example a wired connection (typically USB) to transfer data from the storage module 28 to another storage module, typically from the mobile terminal 29.
  • the communication system 26 is configured to send the position calculated by the dead reckoning navigation system 22 to the mobile terminal 29 for display of the position by the mobile terminal 29 in a navigation software interface.
  • the processing units 32, 52 of the dead reckoning navigation system 22 and the relative positioning system 24 are integrated into the housing 16.
  • at least part of these processing units 32, 52 is remote, for example in the mobile terminal 29, in the infrastructure 18 and/or in a remote server (not shown).
  • at least part of the steps of calculating the position of the dead reckoning navigation system 22 by the dead reckoning navigation system 22 or by the relative positioning system 24 is carried out by the mobile terminal 29 , the infrastructure 18 and/or a remote server.
  • the communication system 26 is then configured to send the data from the motion sensor 30 and/or the sensor 50 to the mobile terminal 29, the infrastructure 18 and/or the remote server.
  • the communication system 26 is also configured to receive from the mobile terminal 29, the infrastructure 18 and/or the remote server the position of the dead reckoning navigation system 22 calculated by the dead reckoning navigation system 22 or by the relative positioning system 24.
  • the infrastructure 18 comprises, as described above, a plurality of beacons 54 arranged at the access points 19 to the predefined space 14. These beacons 54 are typically grouped within portals arranged at the access points 19, such as the portal 60 shown in Figure 2. Each portal 60 includes a minimum of three beacons 54 so as to allow the positioning of pedestrians 12 crossing the access point 19 by multi-lateration.
  • Infrastructure 18 is for example a permanent fixed infrastructure. This is particularly the case when the predefined space 14 is an industrial site and the location system 10 is intended to follow the movement of technicians on said site.
  • architecture 18 is a temporary fixed infrastructure. This is for example the case when the predefined space 14 is an intervention site, particularly in the event of a fire: the infrastructure 18 is then brought and installed at one of the access points of the intervention site before the arrival of the firefighters.
  • infrastructure 18 is a mobile infrastructure. It is typically carried on board a vehicle (not shown) used for transporting pedestrians 12 whose movement we wish to follow up to the predefined space 14. This vehicle is then itself equipped with a monitoring system. location and orientation making it possible to calculate the position of the infrastructure 18 in the predetermined benchmark. This is for example the case when the predefined space 14 is an intervention site, particularly in the event of a hostage taking.
  • a method 100 implemented by the location system 10, more particularly by the processing units 32, 52, will now be described, with reference to Figures 4 to 6.
  • the method 100 begins with a first step 102 of starting the dead reckoning location system 22.
  • This first step 102 is typically implemented while the pedestrian 12 carrying the box 16 is still out of sight. the predefined space 14.
  • step 102 is initiated by pressing, by the pedestrian 12, on a button (not shown) of the box 16.
  • the relative positioning system 24 typically starts concomitantly with step 102.
  • the dead reckoning location system 22 After its startup, the dead reckoning location system 22 provides a position of the pedestrian 12 in an arbitrary fixed reference frame. This position v(t) is affected from a random error. For simplification, this random error is here assimilated to a. , , . , , . Gaussian centered variance variable.
  • this random error is here assimilated to a. , , . , , . Gaussian centered variance variable
  • the variance can be written reflects an uncertainty on the position v(t) and is the identity matrix of dimension 2. If this uncertainty ⁇ v (t) is a priori variable over time, the amplitude of this variation is generally quite small. It is therefore considered, here and in the following, a constant uncertainty ⁇ v .
  • the dead reckoning location system 22 also provides a heading for the pedestrian 12 in said arbitrary fixed benchmark.
  • This arbitrary fixed reference is a two-dimensional horizontal reference which typically consists of a rotation of the predetermined fixed reference by an angle 0 around the vertical axis and a translation of a horizontal vector ⁇ .
  • the arbitrary fixed reference thus shares a common axis with the predetermined fixed reference, constituted by the vertical axis. It is chosen arbitrarily by the dead reckoning location system 22 depending on its orientation at start-up.
  • the relative positioning system 24 provides a horizontal position of the pedestrian 12 in the predetermined fixed reference.
  • This position u(t) is affected by a random error.
  • this random error is here assimilated to . , , . , , . a centered Gaussian variable with variance
  • ⁇ u (t) reflects an uncertainty on the position u(t) and is the identity matrix of dimension 2. If this uncertainty ⁇ u (t) is a priori variable over time, the amplitude of this variation is generally quite small. It is therefore considered, here and in the following, a constant uncertainty ⁇ u .
  • Step 102 is followed by a step 104 of determining the possibility, for the relative positioning system 24, of evaluating the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference. If the determination is positive, that is to say typically if the box 16 is within range of the beacons 54 of the infrastructure 18, step 104 is followed by a step 106 of resetting the navigation system to the estimates 22 in position and a step 107 of resetting the navigation system to dead reckoning 22 in heading. If the determination is negative, that is to say typically if the box 16 is out of range of the beacons 54 of the infrastructure 18, step 104 is repeated after a time delay.
  • the dead reckoning navigation system 22 estimates the position v(to) of the pedestrian 12 in the arbitrary fixed reference at a time to while the relative positioning system 24 evaluates the position of the pedestrian u(to) in the marker fixed predetermined at said instant t 0 and communicates this evaluated position u(to) to the dead reckoning navigation system 22.
  • the dead reckoning navigation system 22 determines a resetting parameter in position ⁇ 5 constituted by the difference between the positions evaluated u(to) and estimated .
  • the dead reckoning navigation system 22 then adjusts the estimated position by applying said position adjustment parameter
  • the heading adjustment 107 begins with the movement 110 of the pedestrian 12 following a movement trajectory during a movement interval while the box 16 is within range of the beacons 54 of the infrastructure 18.
  • the heading adjustment 107 comprises, for a plurality of evaluation instants i k included in the movement interval, an evaluation 112 of the position u(i k ) of the pedestrian 12 by the positioning system relative 24 in the fixed reference predetermined at said evaluation instant i k .
  • This evaluation 112 is followed by the reception 114 of this evaluated position u(i k ) by the dead reckoning navigation system 22.
  • the heading adjustment 107 also includes, for a plurality of estimation instants t k included in the movement interval, an estimation 116 of the position v(i k ) of the pedestrian 12 by the navigation system at estimates it 22 in the arbitrary fixed reference at said estimation instant T k .
  • the reception 114 and estimation 116 steps are followed by a step 118 of matching the positions evaluated u(i k ) and estimated v(i k ) by the dead reckoning navigation system 22.
  • the registration step 107 is based on the exploitation of evaluated positions synchronous with estimated positions.
  • these two types of positions come from different origins, the evaluation times i k generally differ from the estimation times T k . A correspondence is therefore necessary between the evaluated positions u(i k ) and estimated v(t k ).
  • This matching aims to associate and synchronize the evaluated positions u(i k ) and estimated v(t k ), in order to be able to have, for each of a plurality of determination instants t k , a position pair evaluated u(t k ) and estimated position v(t k ) at said instant of determination t k .
  • This correspondence therefore consists of deducing from the set ⁇ u(i k ) ⁇ k of the evaluated positions u(i k ) at the evaluation instants i k and from the set ⁇ vti k ) ⁇ k of the estimated positions v (i k ) at estimation times t k : a set ⁇ u(t k ) ⁇ k of evaluated positions u(t k ) at determination times t k , and a set ⁇ v(t k ) ⁇ k of positions estimated v(t k ) at the determination instants t k .
  • the matching comprises for example the interpolation of at least one set or subset among: the set ⁇ u(ik) ⁇ k of evaluated positions u(ik) at evaluation times i k , and the set ⁇ v(T k ) ⁇ k of estimated positions v(i k ) at estimation times Tk .
  • This interpolation preferably uses time splines.
  • the splines used for the interpolation are differentiable at least twice.
  • the spline representation makes it possible in particular to force the continuity of the trajectory.
  • the spline representation also makes it possible to optimize the various parameters involved, in particular the temporal synchronization parameters, using a method based on the gradient of a criterion to be minimized.
  • the interpolation uses another approach, such as for example a discrete representation of the trajectory traveled by the pedestrian 12.
  • the set ⁇ u(t k ) ⁇ k of evaluated positions u(t k ) at the determination instants t k is therefore confused with the set ⁇ u(i k ) ⁇ k of evaluated positions u(i k ) at the instants of evaluation i k .
  • the reception 114 by the dead reckoning navigation system 22 of an evaluated position u(i k ) at an evaluation instant i k thus constitutes a step of obtaining, by the dead reckoning navigation system 22, of an evaluated position u(t k ) of the pedestrian 12 at a determination time t k .
  • the matching 118 thus constitutes a step of obtaining, by the dead reckoning navigation system 22, an evaluated position u(t k ) of the pedestrian 12 at a determination time t k .
  • the matching 118 is limited to associating the evaluated positions u(i k ) and estimated v(i k ) to the same instants i k , T k , which then become instants of determination t k .
  • the matching 118 is followed by the addition 120 of the pair of positions u(t k ), v(t k ) thus matched in the buffer memory 49 then by cleaning 122 of the buffer memory 49.
  • This cleaning 122 consists by deleting from the buffer memory 49 pairs of positions u(t k ), v(t k ) associated with determination instants t k which are no longer in the movement interval, the movement interval being included here as a sliding time window, of predetermined duration, ending on the date of the most recent evaluation moment i k or estimation t k .
  • steps 120, 122 are followed by a step 124 of deducing a heading adjustment parameter 0.
  • This heading 0 adjustment parameter is here constituted by a parameter, in in particular an angle, of modification of orientation by rotation around an axis of the predetermined reference, here the vertical axis.
  • the heading adjustment 107 also includes, in parallel with step 124, other steps (not shown) of deducing other heading adjustment parameters, for example a parameter for correcting a bias in angular variation of path.
  • this step 124 comprises a first sub-step 130 of calculating a first candidate value 01 for the heading adjustment parameter 0 with all the points, that is to say all the pairs of positions u(t k ), v(t k ), contained in the buffer memory 49.
  • This first candidate value 01 is calculated by minimization of a cost function comparing the positions u(t k ) evaluated at the N determination times t k corresponding to the pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in the buffer memory 49 at the estimated positions v(t k ) for said N determination instants t k corrected by means of the heading adjustment parameter 0 and of the adjustment parameter in position ⁇ .
  • This cost function is in particular representative of an average geometric difference between the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k and the estimated positions ⁇ v k ⁇ k after application to the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k of a geometric transformation comprising: a rotation around an axis of the predetermined reference frame, here the vertical axis, by an angle equal to the heading adjustment parameter 0, and a translation in a direction orthogonal to said axis by a vector equal to the position adjustment parameter A .
  • the cost function is for example equal to Or :
  • ⁇ u k ⁇ k is the set of positions evaluated at the determination times; ⁇ v k ⁇ k is the set of positions estimated at the determination times; ⁇ t k ⁇ k is the set of determination instants;
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49;
  • 0 is the heading adjustment parameter
  • R(0) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter
  • A is the position adjustment parameter.
  • the first candidate value 01 is thus equal to atan U 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
  • u 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
  • v 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the arbitrary fixed reference frame, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
  • v 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the arbitrary fixed reference frame, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49.
  • the cost function includes a weighting of the different terms of the sum for example according to the likelihood of said terms (typically terms associated with higher variances would be assigned a lower weight) or the geometric distance between the different terms (typically terms geometrically close to each other would be assigned a lower weight). lower weight).
  • the geometric transformation is applied to the estimated positions ⁇ v k ⁇ k and not to the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k : the terms of the sum is then written
  • the transformation geometric also includes: a straightening of the trajectory, parameterized by a parameter b for correcting a bias in angular variation of the trajectory: the terms of the sum are then written ; and/or a homothety, parameterized by a scale factor h: the terms of the sum are then written
  • This sub-step 130 is followed by a sub-step 132 of evaluating a first precision value ⁇ ⁇ 1 associated with said first candidate value 01.
  • This first precision value ⁇ ⁇ 1 is for example a function of the uncertainties ⁇ v , ⁇ u on the estimated positions ⁇ v k ⁇ k and the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k . It is typically constituted by the standard deviation of the first candidate value 01 and is given by the following formula:
  • ⁇ u k ⁇ k is the set of positions evaluated at the determination times
  • ⁇ v k ⁇ k is the set of positions estimated at the determination times
  • ⁇ t fc ⁇ k is the set of determination times
  • v 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the arbitrary fixed reference, of the position estimated from the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49.
  • the first precision value is a function of an average difference observed between all of the evaluated positions and all of the estimated positions ⁇ v k ⁇ k associated, corrected by means of the heading adjustment parameter 0 having the first candidate value 01. It is for example given by the following formula:
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in the buffer memory 49, is the set of positions evaluated at the determination instants; is the set of positions estimated at the determination instants; is the average of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times v is the average of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
  • 01 is the heading adjustment parameter assigned to the first candidate value 01.
  • R(0i) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter.
  • the first precision value is a combination of a function of the uncertainties ⁇ v , ⁇ u on the estimated positions and the evaluated positions and of a function of an average difference observed between all of the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k and all of the associated estimated positions ⁇ v k ⁇ k , corrected by means of the heading adjustment parameter 0 having the first value candidate 0i.
  • deduction step 124 also includes a sub-step 134 for calculating a second candidate value ⁇ 2 for the heading adjustment parameter 0 without the oldest point contained in the buffer memory 49, that is to say with all the pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 except the pair of positions u(ti), v(ti) associated with the oldest moment of determination.
  • This second candidate value ⁇ 2 is calculated by minimization of a cost function comparing the positions u(t k ) evaluated at the N-1 determination instants t k corresponding to the pairs of positions u(t k ), v(t k ) the most recent included in the buffer memory 49 at the estimated positions v(t k ) for said N-1 determination instants t k corrected by means of the heading adjustment parameter 0 and the position adjustment parameter A.
  • This cost function is in particular representative of an average geometric difference between the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k and the estimated positions ⁇ v k ⁇ k after application to the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k of a geometric transformation comprising: a rotation around a axis of the predetermined reference frame, here the vertical axis, by an angle equal to the heading adjustment parameter 0, and a translation in a direction orthogonal to said axis of a vector equal to the position adjustment parameter A.
  • the cost function is for example equal to Or :
  • ⁇ u k ⁇ k is the set of positions evaluated at the determination times
  • ⁇ v k ⁇ k is the set of positions estimated at the determination times
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49;
  • 0 is the heading adjustment parameter
  • R(0) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter; and A is the position adjustment parameter.
  • the second candidate value ⁇ 2 is thus equal to atan2 U 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
  • u 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
  • v 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the arbitrary fixed reference frame, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
  • v 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the arbitrary fixed reference frame, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49.
  • the cost function includes a weighting of the different terms of the sum for example according to the likelihood of said terms (typically terms associated with higher variances would be assigned a lower weight) or the geometric distance between the different terms (typically terms geometrically close to each other would be assigned a lower weight). lower weight).
  • the geometric transformation is applied to the estimated positions ⁇ v k ⁇ k and not to the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k : the terms of the sum is then written
  • the geometric transformation also includes: a straightening of the trajectory, parameterized by a parameter b for correcting a bias in angular variation of the trajectory: the terms of the sum are then written and/or a homothety, parameterized by a scale factor h: the terms of the sum are then written
  • This sub-step 134 is followed by a sub-step 136 of evaluating a second precision value ⁇ ⁇ 2 associated with said second candidate value ⁇ 2.
  • This second precision value ⁇ ⁇ 2 is for example a function of the uncertainties ⁇ v , ⁇ u on the estimated positions ⁇ v k ⁇ k the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k . It is typically constituted by the standard deviation of the second candidate value ⁇ 2 and is given by the following formula:
  • ⁇ u k ⁇ k is the set of positions evaluated at the determination times
  • ⁇ v k ⁇ k is the set of positions estimated at the determination times
  • ⁇ t k ⁇ k is the set of determination times
  • u 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k
  • v 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the fixed reference arbitrary, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49.
  • the second precision value ⁇ ⁇ 2 is a function of an average difference observed between all of the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k and all of the associated estimated positions ⁇ v k ⁇ k , corrected by means of the parameter of adjustment to heading 0 having the second candidate value ⁇ 2. It is for example given by the following formula:
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49,
  • ⁇ u k ⁇ k is the set of positions evaluated at the determination times; ⁇ v k ⁇ k is the set of positions estimated at the determination times; ü is the average of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants except the oldest v is the average of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times except the oldest ⁇ 2 is the heading adjustment parameter assigned to the second candidate value ⁇ 2, and
  • R( ⁇ 2) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter.
  • the first precision value ⁇ ⁇ 2 is a combination of a function of the uncertainties ⁇ v , ⁇ u on the estimated positions ⁇ v k ⁇ k and the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k and a function of a average difference observed between all of the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k and all of the associated estimated positions ⁇ v k ⁇ k , corrected by means of the heading adjustment parameter 0 having the first candidate value ⁇ 2.
  • Substeps 132 and 136 are followed by a substep 140 of comparing the first precision value ⁇ ⁇ 1 with the second precision value ⁇ ⁇ 2 .
  • step 140 is followed by a step 142 of selecting the first candidate value 01 as selected candidate value.
  • step 140 is followed by a step 144 of deletion of the oldest point from buffer memory 49, that is to say of the pair of positions u(ti), v(ti) associated with the oldest determination instant ti.
  • the remaining determination moments are then renumbered in and the steps 130 to 140 are repeated.
  • Substep 142 is optionally followed by a set of substeps 150 to 154 aimed at validating the new adjustment parameter 0 from a residual calculation.
  • Substep 142 is then followed by a substep 150 of calculating an expected registration residue r exp .
  • This registration residual is intended to reflect the expected average difference between all of the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k and all of the associated estimated positions ⁇ v k ⁇ k , corrected using the heading 0 registration parameter. It is given by the following formula:
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in the buffer memory 49, is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position evaluated by the relative positioning system 24, is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position estimated by the dead reckoning navigation system 22,
  • U 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k
  • u 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k
  • v 1 (t k ) is a first position coordinate, according to a first axis of the arbitrary fixed reference, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k
  • v 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the arbitrary fixed reference , from the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ,
  • Sub-step 150 is followed by a sub-step 152 of calculating an observed registration residue r° bs .
  • This adjustment residual is intended to reflect the average difference observed between all of the evaluated positions ⁇ u k ⁇ k and all of the associated estimated positions ⁇ v k ⁇ k , corrected using the assigned heading 0 adjustment parameter. of the selected candidate value 01. It is given by the following formula:
  • N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49,
  • ⁇ u k ⁇ k is the set of positions evaluated at the determination times; ⁇ v k ⁇ k is the set of positions estimated at the determination times; ü is the average of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times v is the average of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
  • 0 is the heading adjustment parameter
  • R(0) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter.
  • Sub-step 152 is followed by a sub-step 154 of comparing the observed registration residue r° bs with the expected registration residue r exp , increased by a predetermined threshold ⁇ 5.
  • sub-step 154 is followed by a sub-step 156 of rejecting the selected candidate value.
  • the adjustment parameter 0 then retains its previous value.
  • sub-step 154 is followed by a sub-step 158 of comparing the precision value ⁇ ⁇ n associated with the selected candidate value with a precision value ⁇ ⁇ 0 associated with a current value of the registration parameter 0. Note that, taking into account the candidate value selection algorithm, precision value ⁇ ⁇ n associated with the selected candidate value is equal to the first precision value ⁇ ⁇ 1 described above.
  • substep 158 comprises the comparison of the precision value ⁇ ⁇ n associated with the selected candidate value with the precision value ⁇ ⁇ o associated with the current value of the adjustment parameter 0 increased by a proportional time drift value to the time elapsed between the determination of the selected candidate value and the determination of the current value of the heading adjustment parameter 0.
  • This time drift value is typically equal to (t n - t 0 ) xb, where: t n is a instant representative of the determination instants ⁇ t k ⁇ k taken into consideration for determining the selected candidate value, t 0 is an instant representative of the determination instants ⁇ t k ⁇ k taken into consideration for determining the current value of the parameter heading adjustment 0, and b is a predefined constant representing a typical bias value of the gyrometer 40.
  • Each of the instants t 0 , t n is for example constituted by the average of the determination instants ⁇ t k ⁇ k taken into consideration for the determination of the candidate value selected, respectively for the determination of the current value of the heading adjustment parameter 0.
  • each of the instants t 0 , t n is for example constituted by the most recent determination instant t k taken into consideration for the determination of the selected candidate value, respectively for determining the current value of the heading adjustment parameter 0.
  • the precision value ⁇ ⁇ 0 associated with the current value of the adjustment parameter 0 is preferably infinite .
  • Sub-step 158 is followed by a sub-step 160 of determining a future value of the adjustment parameter 0 as a function of the result of the comparison 158.
  • This future value is typically a function of the candidate value and the current value .
  • the precision value ⁇ ⁇ n associated with the selected candidate value is greater than or equal to the precision value ⁇ ⁇ 0 associated with the current value increased by the temporal drift value, that is to say if the following inequality is verified: ⁇ ⁇ n > , then the future value is equal to the current value, and if on the other hand the precision value ⁇ ⁇ n associated with the selected candidate value is strictly less than the precision value ⁇ ⁇ 0 associated with the current value increased by the temporal drift value , that is, if the following inequality is verified: ⁇ ⁇ n ⁇ ⁇ ⁇ 0 + (t n - t 0 ) xb, then the future value is equal to the selected candidate value.
  • the future value is equal to a combination of the selected candidate value and the current value depending on the ratio between the precision value ⁇ ⁇ n associated with the selected candidate value and the precision value ⁇ ⁇ 0 associated with the increased current value of the temporal drift value, typically by application of a Kalman filter or a Bayesian fusion.
  • the future value is equal to
  • 0 n is the selected candidate value
  • ⁇ ⁇ n is the precision value associated with said selected candidate value
  • 0o is the current value of the heading adjustment parameter
  • ⁇ ⁇ o is the precision value associated with said current value
  • This sub-step 160 concludes step 124 of deducing the heading adjustment parameter 0.
  • step 124 is followed by a step 126 of adjusting the evaluated heading.
  • the dead reckoning navigation system 22 adjusts the estimated heading by applying the heading adjustment parameter This step 126 concludes the heading adjustment step 107.
  • step 109 of calculating a position of the pedestrian 12 by the dead reckoning navigation system 22.
  • the dead reckoning navigation system 22 applies the heading and position adjustment parameters to determine the position of the pedestrian 12 in the predetermined benchmark.
  • This position is determined by the following formula: where: is a position of the pedestrian 12 in the predetermined landmark calculated by the dead reckoning navigation system 22, v(t) is the position of the pedestrian 12 in the arbitrary landmark estimated by the dead reckoning navigation system 22, ⁇ is the heading adjustment parameter,
  • R( ⁇ ) T is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the inverse of the heading adjustment parameter, and ⁇ is the position adjustment parameter.
  • the method 100 then loops to step 109 so as to allow continuous updating of the calculated position x(t).
  • the method 100 returns to step 104, so as to allow continuous updating of the adjustment parameters in heading 0 and in position A each time pedestrian 12 passes near the beacons 54.
  • the use of UWB technology for the relative positioning system 24 is particularly advantageous because it allows, thanks to the low level of error of UWB localization, to obtain very precise registration for a small range of movement. It therefore makes it possible to significantly reduce infrastructure requirements. It is also completely transparent for the pedestrian 12, who does not have to perform any special task to ensure the alignment of his location box 16.

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Abstract

The invention relates to an attitude correction method (107) comprising estimating (116), by means of a dead reckoning navigation system (22), multiple estimated positions of the dead reckoning navigation system (22) in an arbitrary fixed reference frame at times of determination, obtaining (114) positions, evaluated by a relative positioning system (24), of the dead reckoning navigation system (22) in a predetermined fixed reference frame at the determination times and inferring (124) at least one attitude correction parameter by minimising a cost function comparing the evaluated positions with the estimated positions corrected by means of the or each correction parameter.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
PROCEDE DE RECALAGE D’UNE ATTITUDE FOURNIE PAR UN SYSTEME DEMETHOD FOR REGISTERING AN ATTITUDE PROVIDED BY A MONITORING SYSTEM
NAVIGATION A L’ESTIME AU MOYEN D’UN SYSTEME DE POSITIONNEMENT RELATIF DEAD COST NAVIGATION USING A RELATIVE POSITIONING SYSTEM
DOMAINE DE L’INVENTION FIELD OF INVENTION
La présente invention concerne les techniques de navigation à l’estime, plus particulièrement les techniques de recalage d’une attitude fournie par un système de navigation à l’estime. Elle trouve une application avantageuse dans le cas de déplacements en milieu urbain ou « indoor », c’est-à-dire à l’intérieur des bâtiments. The present invention relates to dead reckoning navigation techniques, more particularly techniques for resetting an attitude provided by a dead reckoning navigation system. It finds an advantageous application in the case of travel in an urban or “indoor” environment, that is to say inside buildings.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE TECHNOLOGICAL BACKGROUND
Il est aujourd’hui commun de suivre la position d’un objet par multi-latération, en mesurant les distances entre un récepteur attaché à l’objet et au moins trois sources dont la localisation dans l’environnement est connue. C’est par exemple le cas avec les systèmes de positionnement du type GNSS (Global Navigation Satellite System, par exemple le GPS) ou profitant de l’infrastructure d’un réseau de communication sans fil (par exemple réseau wifi, réseau GSM, etc.). Ces méthodes s’avèrent cependant très limitées car elles ne permettent pas d’assurer disponibilité et précision de l’information, l’une et l’autre étant affectées par d’éventuels masquages entre les sources et le récepteur. Leur utilisation dans un milieu urbain ou « indoor » nécessite donc de déployer une infrastructure coûteuse avec de nombreuses sources réparties dans l’environnement. Elles s’avèrent également dépendantes de technologies extérieures comme les satellites pour le GNSS qui peuvent être indisponibles voire volontairement brouillées. It is now common to track the position of an object by multi-lateration, by measuring the distances between a receiver attached to the object and at least three sources whose location in the environment is known. This is for example the case with positioning systems of the GNSS type (Global Navigation Satellite System, for example GPS) or taking advantage of the infrastructure of a wireless communication network (for example wifi network, GSM network, etc. .). These methods, however, prove to be very limited because they do not ensure availability and precision of the information, both of which are affected by possible masking between the sources and the receiver. Their use in an urban or “indoor” environment therefore requires deploying an expensive infrastructure with numerous sources distributed throughout the environment. They also prove to be dependent on external technologies such as satellites for GNSS which may be unavailable or even deliberately jammed.
Alternativement, on connaît aussi des méthodes dites de navigation à l’estime (« dead reckoning » en anglais) pour suivre dans n’importe quel environnement la position relative d'un objet grâce à un capteur de mouvement mesurant le mouvement de l’objet. Par position relative, on entend la position de l’objet dans l'espace par rapport à un point et à un repère donné à l'initialisation. En plus de la position, ces méthodes permettent également d'obtenir l'orientation (également appelée « attitude ») de l’objet par rapport au même repère initial, laquelle est donnée, en dimension 3, par les angles d’Euler (roulis <p, tangage 0, lacet qj) et, en dimension 2, par le cap qj. Ces méthodes sont préférées en cas de déplacement dans un milieu où le suivi de position par multi-latération est difficile, par exemple les milieux urbains ou « indoor ». Alternatively, we also know methods known as dead reckoning methods to track the relative position of an object in any environment using a motion sensor measuring the movement of the object. . By relative position, we mean the position of the object in space relative to a point and a reference given at initialization. In addition to the position, these methods also make it possible to obtain the orientation (also called "attitude") of the object with respect to the same initial reference frame, which is given, in dimension 3, by the Euler angles (roll <p, pitch 0, yaw qj) and, in dimension 2, by heading qj. These methods are preferred in case of movement in an environment where position tracking by multi-lateration is difficult, for example urban or “indoor” environments.
Il existe différents types de navigation à l’estime. La plus courante est la navigation dite inertielle « simple », telle que mise en oeuvre dans les applications lourdes comme la navigation des avions de chasse ou de ligne, des sous-marins, des navires, etc. Elle repose sur des centrales inertielles comprenant généralement un minimum de trois accéléromètres et de trois gyromètres disposés en triaxe. Typiquement, les gyromètres « maintiennent » un repère, dans lequel une double intégration temporelle des mesures des accéléromètres permet d’estimer le mouvement. Il est notablement connu que pour pouvoir utiliser cette méthode de navigation inertielle « simple », il est nécessaire d’utiliser des capteurs de très haute précision. En effet la double intégration temporelle d’une mesure d’accélération fait qu’une erreur constante d’accélération crée une erreur de position qui augmente de façon proportionnelle au carré du temps. There are different types of dead reckoning navigation. The most common is so-called “simple” inertial navigation, as implemented in heavy applications such as the navigation of fighter or airliner planes, submarines, ships, etc. It is based on inertial units generally comprising a minimum of three accelerometers and three gyrometers arranged in a triaxis. Typically, gyrometers “maintain” a reference point, in which a double temporal integration of the accelerometer measurements makes it possible to estimate the movement. It is well known that to be able to use this “simple” inertial navigation method, it is necessary to use very high precision sensors. Indeed, the double temporal integration of an acceleration measurement means that a constant acceleration error creates a position error which increases proportionally to the square of the time.
Une autre technique de navigation à l’estime connue est la technique dans laquelle l’information de vecteur vitesse dans le repère de l’objet est fournie par une source externe (par exemple un odomètre pour une voiture, un loch pour un bateau ou un tube de Pitot pour un avion). Il suffit alors d’appliquer une simple intégration à cette information de vecteur vitesse et de la combiner à une information d’orientation et notamment de cap de l’objet pour connaître sa trajectoire. Pour une même imprécision de mesure des capteurs, la dérive temporelle est alors moins sensible. Another known dead reckoning technique is the technique in which the speed vector information in the object's frame is provided by an external source (for example an odometer for a car, a log for a boat or a Pitot tube for an airplane). It is then sufficient to apply a simple integration to this speed vector information and combine it with orientation information and in particular the heading of the object to know its trajectory. For the same sensor measurement inaccuracy, the temporal drift is then less sensitive.
Le plus souvent, l’attitude initiale est connue, par exemple par « alignement » initial d’un dispositif inertiel ou par fourniture par des capteurs autres qu’inertiels (par exemple magnétiques). Cependant, l’imprécision de mesure des capteurs inertiels induit une dérive temporelle de l’attitude mesurée, ce qui rend la connaissance de l’attitude initiale caduque au bout d’un temps plus ou moins long dépendant de la précision des capteurs employés et conduit à des imprécisions sur la localisation de l’objet. Par exemple, une erreur de 1% sur la mesure en cap conduit, au terme d’un déplacement de 100 m, à une imprécision de 1 m sur la localisation de l’objet. Most often, the initial attitude is known, for example by initial “alignment” of an inertial device or by provision by sensors other than inertial (for example magnetic). However, the measurement imprecision of inertial sensors induces a temporal drift in the measured attitude, which makes knowledge of the initial attitude obsolete after a more or less long time depending on the precision of the sensors used and leads to inaccuracies in the location of the object. For example, an error of 1% in the heading measurement leads, after a movement of 100 m, to an inaccuracy of 1 m in the location of the object.
Pour y remédier, il est connu de recaler régulièrement les mesures d’un système de navigation à l’estime au moyen d’un autre système de positionnement, de sorte à maintenir au mieux l’information d’orientation de l’objet, en particulier l’information de cap. Par exemple, il est connu de WO 2019/020961 de recaler l’information d’orientation en utilisant une mesure de cap magnétique obtenue par un magnétomètre porté par l’objet. To remedy this, it is known to regularly readjust the measurements of a dead reckoning navigation system by means of another positioning system, so as to best maintain the orientation information of the object, in especially the heading information. For example, it is known from WO 2019/020961 to readjust the orientation information using a magnetic heading measurement obtained by a magnetometer carried by the object.
Cette solution ne donne cependant pas entière satisfaction. En effet, les magnétomètres souffrent de leurs propres imprécisions et dérives qui font que leurs mesures sont parfois insuffisamment fiables pour les utiliser comme base de recalage. En outre, cette solution nécessite d’intégrer des magnétomètres à l’objet dont on veut suivre la position, ce qui en augmente le coût. However, this solution does not give complete satisfaction. Indeed, magnetometers suffer from their own inaccuracies and drifts which mean that their measurements are sometimes insufficiently reliable to use them as a basis for adjustment. In addition, this solution requires integrating magnetometers into the object whose position we want to track, which increases the cost.
EXPOSE DE L’INVENTION STATEMENT OF THE INVENTION
Un objectif de l’invention est de proposer une solution simple et économique pour recaler une attitude fournie par un système de navigation à l’estime. Un autre objectif est de permettre un tel recalage avec une grande précision sur une faible distance. Un autre objectif est de permettre, de manière simple et économique, un suivi précis des personnes se déplaçant à l’intérieur d’un bâtiment. An objective of the invention is to propose a simple and economical solution for resetting an attitude provided by a dead reckoning navigation system. Another objective is to allow such registration with great precision over a short distance. Another objective is to allow, in a simple and economical way, precise monitoring of people moving inside a building.
À cet effet, l’invention a pour objet, selon un premier aspect, un procédé de recalage d’attitude pour recaler une attitude fournie par un système de navigation à l’estime, le procédé de recalage comprenant les étapes suivantes : estimation, par le système de navigation à l’estime, pour chacun d’une pluralité d’instants de détermination compris dans un intervalle de déplacement durant lequel le système de navigation à l’estime se déplace suivant une trajectoire de déplacement, d’une position estimée du système de navigation à l’estime dans un repère fixe arbitraire audit instant de détermination, obtention, pour chaque instant de détermination, d’une position évaluée du système de navigation à l’estime audit instant de détermination dans un repère fixe prédéterminé, ladite position évaluée ayant été évaluée par un système de positionnement relatif, et déduction d’au moins un paramètre de recalage d’attitude par minimisation d’une fonction de coût comparant les positions évaluées aux positions estimées corrigées au moyen du ou de chaque paramètre de recalage. To this end, the subject of the invention is, according to a first aspect, an attitude resetting method for resetting an attitude provided by a dead reckoning navigation system, the resetting method comprising the following steps: estimation, by the dead reckoning navigation system, for each of a plurality of determination instants included in a movement interval during which the dead reckoning navigation system moves along a movement trajectory, of an estimated position of the dead reckoning navigation system in an arbitrary fixed reference at said instant of determination, obtaining, for each instant of determination, an evaluated position of the dead reckoning navigation system at said instant of determination in a predetermined fixed reference, said position evaluated having been evaluated by a relative positioning system, and deduction of at least one attitude adjustment parameter by minimization of a cost function comparing the evaluated positions to the estimated positions corrected by means of the or each adjustment parameter.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le procédé de recalage d’attitude présente également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : le système de navigation à l’estime est porté par un piéton, le système de système de navigation à l’estime étant de préférence attaché à un pied ou à une cheville du piéton ; le système de navigation à l’estime comporte un capteur de mouvement pour mesurer un mouvement du système de navigation à l’estime et une unité de traitement pour déduire du mouvement mesuré une attitude et une position du système de navigation à l’estime ; le système de positionnement relatif est choisi parmi : un système de multi- angulation, un système de multi-latération, un système de mise en correspondance de carte et un système de positionnement visuel, le système de positionnement relatif comprenant de préférence un dispositif de télémétrie sur bande ultralarge ; le repère fixe arbitraire et le repère fixe prédéterminé partagent un axe commun, un paramètre de recalage d’attitude étant constitué par un paramètre, de préférence un angle, de modification d’orientation par rotation autour dudit axe commun ; l’axe commun est un axe vertical ; la fonction de coût est représentative d’un écart géométrique moyen entre les positions évaluées et les positions estimées après application aux positions évaluées ou estimées d’une transformation géométrique comprenant une rotation et, de préférence, une translation ; la rotation est autour d’un axe de rotation et la translation est suivant une direction orthogonale audit axe de rotation ; l’étape de déduction du paramètre de recalage comprend le calcul d’une valeur candidate pour le paramètre de recalage, l’évaluation d’une valeur de précision de ladite valeur candidate, la comparaison de ladite valeur de précision avec une valeur de précision antérieure associée à un précédent paramètre de recalage, et la détermination du paramètre de recalage en fonction du résultat de la comparaison, le paramètre de recalage dépendant de la valeur candidate et du précédent paramètre de recalage. la valeur de précision est fonction d’incertitudes sur les positions estimées et les positions évaluées et/ou d’un écart géométrique moyen entre les positions évaluées et les positions estimées après application de la valeur candidate du paramètre de recalage. la déduction du paramètre de recalage comprend les sous-étapes suivantes : o a) calcul d’une première valeur candidate pour le paramètre de recalage par minimisation d’une fonction de coût comparant les positions évaluées pour N instants de détermination aux positions estimées pour lesdits N instants de détermination corrigées au moyen du paramètre de recalage, o b) calcul d’une première valeur de précision associée à ladite première valeur candidate, o c) calcul d’une deuxième valeur candidate pour le paramètre de recalage par minimisation d’une fonction de coût comparant les positions évaluées pour N-1 instants de détermination, correspondant auxdits N instants de détermination moins l’instant de détermination le plus ancien, aux positions estimées pour lesdits N-1 instants de détermination corrigées au moyen du ou de chaque paramètre de recalage, o d) calcul d’une deuxième valeur de précision associée à ladite deuxième valeur candidate, o e) comparaison des première et deuxième valeurs de précision, et o f) sélection de la première valeur candidate lorsque la première valeur de précision reflète la meilleure précision ; lorsque la valeur de précision reflétant la meilleure précision est constituée par la deuxième valeur de précision, la déduction du paramètre de recalage comprend les sous-étapes supplémentaires suivantes : o suppression de la position évaluée et de la position estimée pour l’instant de détermination le plus ancien, et o répétition des sous-étapes a) à e) avec un nombre N réduit de 1 ; et le système de navigation à l'estime a une précision en distance parcourue de l'ordre de quelques pourcents, par exemple entre 1 et 3%, et de quelques dizaines de degrés par heure, par exemple entre 30 et 80 degrés par heure, en dérive de cap, et le système de positionnement relatif a une précision de quelques dizaines de centimètres, par exemple entre 20 cm et 1 m, en position. According to particular embodiments of the invention, the attitude adjustment method also has one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to any technically possible combination(s): the dead reckoning navigation system is carried by a pedestrian, the dead reckoning navigation system system preferably being attached to a foot or ankle of the pedestrian; the dead reckoning navigation system comprises a motion sensor for measuring a movement of the dead reckoning navigation system and a processing unit for deducing from the measured movement an attitude and a position of the dead reckoning navigation system; the relative positioning system is chosen from: a multi-angulation system, a multi-lateration system, a map matching system and a visual positioning system, the relative positioning system preferably comprising a telemetry device on ultra-wideband; the arbitrary fixed reference and the predetermined fixed reference share a common axis, an attitude adjustment parameter consisting of a parameter, preferably an angle, for modification of orientation by rotation around said common axis; the common axis is a vertical axis; the cost function is representative of an average geometric difference between the evaluated positions and the estimated positions after application to the evaluated or estimated positions of a geometric transformation comprising a rotation and, preferably, a translation; the rotation is around an axis of rotation and the translation is in a direction orthogonal to said axis of rotation; the step of deducing the registration parameter comprises calculating a candidate value for the registration parameter, evaluating a precision value of said candidate value, comparing said precision value with a previous precision value associated with a previous registration parameter, and determining the registration parameter as a function of the result of the comparison, the registration parameter depending on the candidate value and the previous registration parameter. the precision value is a function of uncertainties in the estimated positions and the evaluated positions and/or an average geometric difference between the evaluated positions and the estimated positions after application of the candidate value of the registration parameter. the deduction of the adjustment parameter comprises the following sub-steps: oa) calculation of a first candidate value for the adjustment parameter by minimization of a cost function comparing the evaluated positions for N instants of determination at the positions estimated for said N instants of determination corrected by means of the adjustment parameter, ob) calculation of a first precision value associated with said first candidate value, oc) calculation of a second candidate value for the adjustment parameter by minimization of a cost function comparing the positions evaluated for N-1 determination instants, corresponding to said N determination instants minus the oldest determination instant, to the positions estimated for said N-1 determination instants corrected by means of the or each registration parameter, od) calculation of a second precision value associated with said second candidate value, oe) comparison of the first and second precision values, and of) selection of the first candidate value when the first precision value reflects the best precision; when the precision value reflecting the best precision is constituted by the second precision value, the deduction of the registration parameter comprises the following additional sub-steps: o deletion of the evaluated position and the estimated position for the instant of determination older, and o repetition of substeps a) to e) with a number N reduced by 1; and the dead reckoning navigation system has an accuracy in distance traveled of the order of a few percent, for example between 1 and 3%, and a few tens of degrees per hour, for example between 30 and 80 degrees per hour, in heading drift, and the relative positioning system has a precision of a few tens of centimeters, for example between 20 cm and 1 m, in position.
L’invention a également pour objet, selon un deuxième aspect, un procédé de localisation d’un objet dans un espace prédéfini, le procédé comprenant les étapes suivantes : démarrage du système de navigation à l’estime, recalage en attitude du système de navigation à l’estime à l’aide d’un système de positionnement relatif comprenant une infrastructure installée au niveau d’un point d’accès à l’espace prédéfini, de manière à obtenir un paramètre de recalage d’attitude, ledit recalage en attitude mettant en oeuvre un procédé de recalage en attitude selon l’une quelconque des revendications précédentes, recalage en position du système de navigation à l’estime à l’aide d’un système de positionnement relatif comprenant une infrastructure installée au niveau dudit point d’accès à l’espace prédéfini, de manière à obtenir un paramètre de recalage de position, et calcul, par le système de navigation à l’estime, au moyen du paramètre de recalage en attitude et du paramètre de recalage en position, d’une position calculée du système de navigation à l’estime dans le repère prédéterminé.The invention also relates, according to a second aspect, to a method for locating an object in a predefined space, the method comprising the following steps: starting the dead reckoning navigation system, attitude resetting of the navigation system dead reckoning using a relative positioning system comprising an infrastructure installed at an access point to the predefined space, so as to obtain an attitude adjustment parameter, said attitude adjustment implementing a attitude resetting method according to any one of the preceding claims, position resetting of the dead reckoning navigation system using a relative positioning system comprising an infrastructure installed at said access point to the predefined space, so as to obtain a position adjustment parameter, and calculation, by the dead reckoning navigation system, by means of the attitude adjustment parameter and the position adjustment parameter, of a calculated position of the system dead reckoning navigation in the predetermined benchmark.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le procédé de localisation présente également la caractéristique suivante : l’infrastructure est embarquée à bord d’un véhicule lui-même équipé d'un système de localisation et d'orientation permettant de calculer la position de l’infrastructure dans le repère prédéterminé. According to a particular embodiment of the invention, the location method also has the following characteristic: the infrastructure is on board a vehicle itself equipped with a location and orientation system making it possible to calculate the position of the infrastructure in the predetermined benchmark.
L’invention a encore pour objet, selon un troisième aspect, un système de navigation à l’estime comportant un capteur de mouvement pour mesurer un mouvement du système de navigation à l’estime et une unité de traitement pour déduire du mouvement mesuré une attitude et une position du système de navigation à l’estime dans un repère fixe, l’unité de traitement étant configurée pour mettre en oeuvre un procédé de recalage d’attitude selon le premier aspect pour recaler ladite attitude. The invention also relates, according to a third aspect, to a dead reckoning navigation system comprising a movement sensor for measuring a movement of the dead reckoning navigation system and a processing unit for deducing an attitude from the measured movement. and a position of the dead reckoning navigation system in a fixed reference frame, the processing unit being configured to implement an attitude adjustment method according to the first aspect to reset said attitude.
Selon un quatrième aspect, l’invention a pour objet un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé de recalage d’attitude selon le premier aspect lorsque ledit programme est exécuté par un processeur. According to a fourth aspect, the subject of the invention is a computer program product comprising code instructions for the execution of an attitude adjustment method according to the first aspect when said program is executed by a processor.
Enfin, selon un cinquième aspect, l’invention a pour objet un moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel est enregistré un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé de recalage d’attitude selon le premier aspect. Finally, according to a fifth aspect, the invention relates to a storage means readable by computer equipment on which is recorded a computer program product comprising code instructions for the execution of an attitude adjustment method according to the first aspect.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la Figure 1 est une vue de dessus d’un système de localisation d’un objet dans un espace prédéfini selon un exemple de réalisation de l’invention, la Figure 2 est une vue en perspective d’un détail du système de localisation de la Figure 1 , la Figure 3 est un schéma d’un boîtier de localisation du système de localisation de la Figure 1 , la Figure 4 est un diagramme illustrant un exemple de procédé de localisation d’objet dans un espace prédéfini mis en oeuvre par le système de la Figure 1 , la Figure 5 est un diagramme illustrant une étape de recalage de cap du procédé de la Figure 4, et la Figure 6 est un diagramme illustrant une sous-étape de déduction d’un paramètre de recalage de cap de l’étape de recalage de cap de la Figure 5. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, in which: Figure 1 is a top view of a system for locating an object in a predefined space according to an exemplary embodiment of the invention, Figure 2 is a perspective view of a detail of the location system of Figure 1, Figure 3 is a diagram of a location box of the location system of Figure 1, Figure 4 is a diagram illustrating a example of an object localization method in a predefined space implemented by the system of Figure 1, Figure 5 is a diagram illustrating a course adjustment step of the method of Figure 4, and Figure 6 is a diagram illustrating a sub-step of deducing a heading adjustment parameter of the heading adjustment step of Figure 5.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN EXEMPLE DE REALISATION DETAILED DESCRIPTION OF AN EXAMPLE OF WORK
Le système de localisation 10 représenté sur la Figure 1 est destiné à la localisation d’objets d’intérêt 12 à l’intérieur d’un espace prédéfini 14. A cet effet, le système de localisation 10 comprend une pluralité de boîtiers de localisation 16 chacun attaché à un objet d’intérêt 12 respectif. Ici, le système de localisation 10 comprend également une infrastructure de localisation 18 agencée au niveau d’au moins un point d’accès 19 à l’espace prédéfini 14. The location system 10 shown in Figure 1 is intended for the location of objects of interest 12 within a predefined space 14. For this purpose, the location system 10 comprises a plurality of location boxes 16 each attached to a respective object of interest 12. Here, the location system 10 also includes a location infrastructure 18 arranged at at least one access point 19 to the predefined space 14.
En référence à la Figure 2, chaque objet d’intérêt 12 est ici constitué par un piéton. L’invention est particulièrement avantageuse dans une telle utilisation car elle permet un encombrement très réduit des boîtiers 16, qui peuvent ainsi être facilement portés de manière ergonomique par des piétons. En variante (non représentée), les objets d’intérêts 12 sont constitués par tout objet mobile dont la connaissance de la position est souhaitée, par exemple un véhicule à roues, un drone, etc. With reference to Figure 2, each object of interest 12 is here constituted by a pedestrian. The invention is particularly advantageous in such a use because it allows a very small footprint of the boxes 16, which can thus be easily carried in an ergonomic manner by pedestrians. As a variant (not shown), the objects of interest 12 consist of any mobile object whose position knowledge is desired, for example a wheeled vehicle, a drone, etc.
L’espace prédéfini 14 est typiquement constitué par un intérieur de bâtiment. Il s’agit par exemple d’un site industriel, les piétons 12 étant alors typiquement des techniciens travaillant sur ledit site industriel. En variante, l’espace prédéfini 14 est un site d’intervention, par exemple un bâtiment en feu ou un lieu de prise d’otage, les piétons 12 étant alors des pompiers ou des fantassins intervenant sur ledit site. The predefined space 14 typically consists of a building interior. This is for example an industrial site, the pedestrians 12 then typically being technicians working on said industrial site. Alternatively, the predefined space 14 is an intervention site, for example a building on fire or a hostage-taking location, the pedestrians 12 then being firefighters or infantrymen intervening on said site.
Chaque boîtier de localisation 16 est typiquement attaché à un membre, ici une jambe, de préférence un pied ou une cheville, du piéton 12. A cet effet, chaque boîtier de localisation 16 comprend, comme visible sur la Figure 3, un organe d’attache 20 constitué ici par un bracelet par exemple à bande autoagrippante qui enserre le membre et permet la liaison solidaire. En variante (non représenté), l’organe d’attache 20 est constitué par tout élément permettant une liaison solidaire du boîtier de localisation 16 avec l’objet d’intérêt 12. Each location box 16 is typically attached to a limb, here a leg, preferably a foot or an ankle, of the pedestrian 12. For this purpose, each location box 16 comprises, as visible in Figure 3, a device for attachment 20 constituted here by a bracelet for example with a hook-and-loop strip which encloses the member and allows the secure connection. As a variant (not shown), the attachment member 20 is constituted by all element allowing an integral connection of the location box 16 with the object of interest 12.
Toujours en référence à la Figure 3, le boîtier de localisation 12 comprend un système de navigation à l’estime 22. Il comprend également un système de positionnement relatif 24. Dans l’exemple représenté il comprend encore un système de communication 26, typiquement un système de communication sans fil, pour la communication du boîtier de localisation 12 avec un dispositif externe tel qu'un terminal mobile 29 (Figure 2), par exemple un mobile multifonction, voire un serveur distant (non représenté). Optionnellement il comprend un module de stockage 28. Still with reference to Figure 3, the location box 12 includes a dead reckoning navigation system 22. It also includes a relative positioning system 24. In the example shown it also includes a communication system 26, typically a wireless communication system, for communicating the location box 12 with an external device such as a mobile terminal 29 (Figure 2), for example a multifunction mobile, or even a remote server (not shown). Optionally it includes a storage module 28.
Le système de navigation à l’estime 22 comprend un capteur de mouvement 30 pour mesurer un mouvement du système de navigation à l’estime 22 et une unité de traitement 32 pour déduire du mouvement mesuré une attitude et une position du système de navigation à l’estime 22 dans un repère fixe prédéterminé, par exemple le repère Est-Nord-Haut (mieux connu sous acronyme ENU, de l’anglais « East-North-Up »). Par « repère fixe », on entend ici et dans la suite que le repère est immobile dans le référentiel terrestre. The dead reckoning navigation system 22 comprises a motion sensor 30 for measuring a movement of the dead reckoning navigation system 22 and a processing unit 32 for deducing from the measured movement an attitude and a position of the dead reckoning navigation system. estimates 22 in a predetermined fixed reference, for example the Est-North-Haut reference (better known by the acronym ENU, from the English “East-North-Up”). By “fixed reference point”, we mean here and in the following that the reference point is immobile in the terrestrial frame of reference.
Dans l’exemple décrit ici, le système de navigation à l’estime 22 est configuré pour travailler dans un repère bidimensionnel et pour ne fournir qu’un cap et deux coordonnées de position du système de navigation à l’estime 22 dans un plan horizontal du repère prédéterminé. En variante (non représentée), le système de navigation à l’estime 22 est configuré pour travailler dans un repère tridimensionnel et donc pour fournir un angle de roulis, un angle de tangage et un angle de lacet du système de navigation à l’estime 22, ainsi que ses trois coordonnées de position dans le repère prédéterminé. L’homme du métier saura aisément transposer au cas tridimensionnel l’exemple donné ici du cas bidimensionnel. In the example described here, the dead reckoning navigation system 22 is configured to work in a two-dimensional reference frame and to provide only a heading and two position coordinates of the dead reckoning navigation system 22 in a horizontal plane of the predetermined benchmark. As a variant (not shown), the dead reckoning navigation system 22 is configured to work in a three-dimensional reference frame and therefore to provide a roll angle, a pitch angle and a yaw angle of the dead reckoning navigation system 22, as well as its three position coordinates in the predetermined reference frame. Those skilled in the art will easily be able to transpose the example given here from the two-dimensional case to the three-dimensional case.
Le capteur de mouvement 30 comprend un gyromètre 40 pour mesurer une vitesse angulaire du système de navigation à l’estime 22 selon un système de trois axes orthogonaux définissant un repère mobile solidaire du boîtier 16, i.e. mesurer les trois composantes d’un vecteur de vitesse angulaire dans ledit repère mobile. On comprend ainsi que le gyromètre 40 peut en fait désigner un ensemble de trois gyromètres associés à un des trois axes, en particulier en tri-axe (i.e. chacun apte à mesure une des trois composantes du vecteur de vitesse angulaire). The motion sensor 30 comprises a gyrometer 40 for measuring an angular speed of the dead reckoning navigation system 22 according to a system of three orthogonal axes defining a mobile reference frame secured to the housing 16, i.e. measuring the three components of a speed vector angular in said mobile reference. We thus understand that the gyrometer 40 can in fact designate a set of three gyrometers associated with one of the three axes, in particular in tri-axis (i.e. each capable of measuring one of the three components of the angular velocity vector).
Le capteur de mouvement 30 comprend également un organe 42 d’acquisition d’une vitesse linéaire du système de navigation à l’estime 22, c’est-à-dire du déplacement. Cet organe d’acquisition 42 peut permettre d’obtenir la vitesse linéaire directement ou indirectement, et ainsi être de type varié. Par exemple, l’organe d’acquisition 42 peut être constitué par un ou plusieurs accéléromètres (non représentés). Ces accéléromètres sont avantageusement disposés en tri-axe, typiquement selon le même système de trois axes orthogonaux que le gyromètre 40. Ils sont sensibles aux forces extérieures autres que gravitationnelles appliquées sur le capteur 30, et permettent de mesurer une accélération spécifique. La vitesse linéaire est alors obtenue par intégration temporelle de cette accélération. The motion sensor 30 also includes a member 42 for acquiring a linear speed of the dead reckoning navigation system 22, that is to say the displacement. This acquisition member 42 can make it possible to obtain the linear speed directly or indirectly, and thus be of varied type. For example, the acquisition member 42 may consist of one or more accelerometers (not shown). These accelerometers are advantageously arranged in a tri-axis, typically according to the same system of three orthogonal axes as the gyrometer 40. They are sensitive to external forces other than gravitational applied to the sensor 30, and make it possible to measure a specific acceleration. The linear speed is then obtained by temporal integration of this acceleration.
En variante, lorsque l’objet 12 est un véhicule à roues, l’organe d’acquisition 42 consiste en au moins deux odomètres chacun pour une roue du véhicule, par exemple les deux roues arrière. Par odomètre en entend un équipement capable de mesurer la vitesse d’une roue en comptant les tours (« compte-tours »). Généralement, les odomètres présentent une partie fixée à la roue (par exemple un aimant), et détectent chaque passage de cette partie fixée (appelé « top ») de sorte à compter le nombre de tours par unité de temps, qui est la fréquence de rotation. On connaît d’autres techniques, par exemple la détection optique d’une marque sur la roue, ou le magnétomètre du brevet FR 2 939 514 qui détecte la rotation d’un objet métallique tel qu’une roue. Ici la « vitesse » d’une roue est un scalaire, c’est-à-dire la norme de la vitesse de la roue dans le référentiel terrestre (dans l’hypothèse d’absence de dérapage). Si le rayon de la roue est connu, la mesure de la fréquence de rotation permet d’estimer cette norme de la vitesse. Alternatively, when the object 12 is a wheeled vehicle, the acquisition member 42 consists of at least two odometers each for one wheel of the vehicle, for example the two rear wheels. By odometer we mean equipment capable of measuring the speed of a wheel by counting the revolutions (“tachometer”). Generally, odometers have a part fixed to the wheel (for example a magnet), and detect each passage of this fixed part (called "top") so as to count the number of revolutions per unit of time, which is the frequency of rotation. Other techniques are known, for example the optical detection of a mark on the wheel, or the magnetometer of patent FR 2 939 514 which detects the rotation of a metallic object such as a wheel. Here the “speed” of a wheel is a scalar, that is to say the norm of the speed of the wheel in the terrestrial frame of reference (assuming no slippage). If the radius of the wheel is known, measuring the rotation frequency makes it possible to estimate this speed standard.
Optionnellement, le capteur de mouvement 30 comprend encore un détecteur de foulée (non représenté) pour détecter lorsque le pied du piéton 12 est au sol, comme décrit par exemple dans le document WO 2017/060660. Optionally, the motion sensor 30 further comprises a stride detector (not shown) to detect when the foot of the pedestrian 12 is on the ground, as described for example in document WO 2017/060660.
Dans l’exemple représenté, l’unité de traitement 32 est constituée par une machine programmable, telle qu'un DSP (« Digital Signal Processor » en anglais) ou un microcontrôleur. Elle comprend un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en anglais) 44 et une mémoire 46 de type RAM (« Random Access Memory » en anglais) et/ou ROM (« Read Only Memory » en anglais). Le processeur 44 est configuré pour exécuter des instructions chargées dans la mémoire 46. Lorsque le système de navigation à l’estime 22 est mis sous tension, le processeur 44 est capable de lire dans la mémoire 46 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d'ordinateur causant le calcul, par le processeur 44, du cap et de la position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé, par exemple par la mise en oeuvre du procédé décrit dans WO 2017/060660 ou FR 2 939 514. In the example shown, the processing unit 32 is constituted by a programmable machine, such as a DSP (“Digital Signal Processor” in English) or a microcontroller. It includes a processor or CPU (“Central Processing Unit” in English) 44 and a memory 46 of the RAM (“Random Access Memory” in English) and/or ROM (“Read Only Memory” in English) type. The processor 44 is configured to execute instructions loaded in the memory 46. When the dead reckoning navigation system 22 is powered on, the processor 44 is capable of reading instructions from the memory 46 and executing them. These instructions form a computer program causing the calculation, by the processor 44, of the heading and the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference, for example by implementing the method described in WO 2017/060660 or FR 2 939 514.
En variante (non représentée), l’unité de traitement 32 est constituée par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (« Field-Programmable Gate Array » en anglais) ou un ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit » en anglais). L’unité de traitement 32 comprend par ailleurs une mémoire tampon 49 pour le stockage temporaire d’informations nécessaires au calcul de la position du cap et de la position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé. As a variant (not shown), the processing unit 32 is constituted by a machine or a dedicated component, such as an FPGA (“Field-Programmable Gate Array” in English) or an ASIC (“Application-Specific Integrated Circuit” in English). The processing unit 32 also comprises a buffer memory 49 for the temporary storage of information necessary for calculating the heading position and the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
Optionnellement, le système de navigation à l’estime 22 comprend également un réseau de magnétomètres 48 liés au boîtier 16, c’est-à-dire qu’ils présentent chacun un mouvement sensiblement identique à celui du boîtier 16 dans le référentiel terrestre, et espacés spatialement les uns des autres. Chaque magnétomètre 48 est un magnétomètre tri- axes propre à mesurer un champ magnétique selon trois axes. À cet effet, chaque magnétomètre 48 est typiquement constitué par trois magnétomètres mono-axe (non représentés) orientés selon des axes sensiblement perpendiculaires entre eux. Ces axes sont de préférence les mêmes que ceux du système de trois axes orthogonaux du gyromètre 40. Optionally, the dead reckoning navigation system 22 also includes a network of magnetometers 48 linked to the housing 16, that is to say they each have a movement substantially identical to that of the housing 16 in the terrestrial reference frame, and spatially spaced from each other. Each magnetometer 48 is a three-axis magnetometer capable of measuring a magnetic field along three axes. For this purpose, each magnetometer 48 is typically constituted by three single-axis magnetometers (not shown) oriented along axes substantially perpendicular to each other. These axes are preferably the same as those of the system of three orthogonal axes of the gyrometer 40.
Le réseau de magnétomètres 48 est propre, du fait de sa géométrie particulière, à autoriser la détermination, à chaque instant de mesure des magnétomètres 48, d'un gradient spatial du champ magnétique mesuré, en particulier des coefficients de ce gradient selon chacun des axes du repère mobile lié au boîtier 16. Chaque coefficient dudit gradient est par exemple déterminé par une méthode utilisant les mesures vectorielles du champ magnétique réalisées par les magnétomètres 48, associée à des méthodes d'optimisation du type moindre carré ou filtre médian ou associée aux propriétés intrinsèques du champ magnétique décrites par les équations de Maxwell. Cependant toute autre méthode classique adaptée pour calculer les coefficients du gradient spatial du champ magnétique convient. The network of magnetometers 48 is suitable, due to its particular geometry, to authorize the determination, at each instant of measurement of the magnetometers 48, of a spatial gradient of the measured magnetic field, in particular of the coefficients of this gradient along each of the axes of the mobile reference linked to the housing 16. Each coefficient of said gradient is for example determined by a method using the vector measurements of the magnetic field carried out by the magnetometers 48, associated with optimization methods of the least square or median filter type or associated with the properties intrinsics of the magnetic field described by Maxwell's equations. However, any other conventional method suitable for calculating the coefficients of the spatial gradient of the magnetic field is suitable.
L’unité de traitement 32 est alors typiquement configurée pour ajuster la détermination de la vitesse du système de navigation à l’estime 22 par mise en oeuvre du procédé décrit dans EP 2 541 199. The processing unit 32 is then typically configured to adjust the determination of the speed of the dead reckoning navigation system 22 by implementing the method described in EP 2 541 199.
Le système de navigation à l'estime 22 a typiquement une précision de l'ordre de quelques pourcents, par exemple entre 1 et 3%, en distance parcourue et de quelques dizaines de degrés par heure, par exemple entre 30 et 80 degrés par heure, en dérive de cap. The dead reckoning navigation system 22 typically has an accuracy of the order of a few percent, for example between 1 and 3%, in distance traveled and a few tens of degrees per hour, for example between 30 and 80 degrees per hour. , in course drift.
Le système de positionnement relatif 24 est propre à identifier une position relative d’un point solidaire du système de navigation à l’estime 22 relativement à un système de référence ayant une position connue dans le repère fixe prédéterminé, et à en déduire la position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé. À cet effet, le système de positionnement relatif 24 comprend un capteur 50 propre à mesurer un paramètre permettant de localiser le point solidaire par rapport au système de référence, et une unité de traitement 52 pour déduire de ce paramètre une position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé. De préférence, le système de positionnement relatif 24 est constitué par un système de multi-latération, en particulier par un système de multi-latération de proximité. L’infrastructure 18 comprend alors, au niveau du ou de chaque point d’accès 19, au moins trois balises 54 (Figure 2) (ou « ancres ») ayant chacune une position connue dans le repère fixe prédéterminé et avec lesquelles le système de positionnement relatif 24 est configuré pour communiquer. À cet effet, le capteur 50 est typiquement constitué par un système de communication sans fil propre à communiquer avec les balises 54 et à en déduire la distance avec chaque balise 54, par exemple par mesure de distance aller-retour (mieux connue sous l’acronyme « TWR », de l’anglais « two-way ranging »). The relative positioning system 24 is capable of identifying a relative position of a point secured to the dead reckoning navigation system 22 relative to a reference system having a known position in the predetermined fixed reference, and of deducing the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference. For this purpose, the relative positioning system 24 comprises a sensor 50 capable of measuring a parameter making it possible to locate the point attached to the reference system, and a processing unit 52 for deducing from this parameter a position of the navigation system at esteems it 22 in the predetermined fixed reference. Preferably, the relative positioning system 24 is constituted by a multi-lateration system, in particular by a proximity multi-lateration system. The infrastructure 18 then comprises, at the level of the or each access point 19, at least three beacons 54 (Figure 2) (or "anchors") each having a known position in the predetermined fixed reference and with which the system of relative positioning 24 is configured to communicate. For this purpose, the sensor 50 is typically constituted by a wireless communication system capable of communicating with the beacons 54 and of deducing the distance with each beacon 54, for example by measuring the round trip distance (better known as acronym “TWR”, from the English “two-way ranging”).
De préférence, le capteur 50 est constitué par un dispositif de télémétrie sur bande ultralarge propre à communiquer avec les balises 54 et à mesurer sa distance vis-à-vis des balises 54 via le protocole à bande ultralarge (mieux connu sous l’acronyme UWB, de l’anglais « Ultra Wide Band »), ce qui permet une précision dans la mesure de la position de l’ordre de la dizaine de centimètre, typiquement comprise entre 20 cm et 1 m. Comme connu de l’homme du métier, le protocole à bande ultralarge est un protocole de communication radio s’appuyant sur la transmission de très courtes impulsions (de l’ordre de la nanoseconde) sur un large spectre de fréquence. Les communications bénéficient ainsi d’une large bande passante (500 à 1350 MHz) dans la gamme 0,5 à 9,5 GHz (fréquence centrale) en fonction du canal utilisé. En variante, le capteur 50 est propre à communiquer avec les balises 54 via le protocole Bluetooth ou le protocole Wi-Fi. Preferably, the sensor 50 is constituted by an ultra-wide band telemetry device capable of communicating with the beacons 54 and measuring its distance from the beacons 54 via the ultra-wide band protocol (better known by the acronym UWB , from the English “Ultra Wide Band”), which allows precision in measuring the position of around ten centimeters, typically between 20 cm and 1 m. As known to those skilled in the art, the ultra-wideband protocol is a radio communication protocol based on the transmission of very short pulses (of the order of a nanosecond) over a wide frequency spectrum. Communications thus benefit from a wide bandwidth (500 to 1350 MHz) in the range 0.5 to 9.5 GHz (central frequency) depending on the channel used. Alternatively, the sensor 50 is capable of communicating with the beacons 54 via the Bluetooth protocol or the Wi-Fi protocol.
En variante, le système de multi-latération est constitué par un système GNSS. Alternatively, the multi-lateration system is constituted by a GNSS system.
L’unité de traitement 52 est alors configurée pour déduire des mesures de distance et des positions connues des balises 54 la position relative du capteur 50 dans le repère fixe prédéterminé, typiquement par multi-latération ou par optimisation, et pour déduire de cette position, ainsi que de la position du capteur 50 par rapport au système de navigation à l’estime 22, la position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé. The processing unit 52 is then configured to deduce from distance measurements and known positions of the beacons 54 the relative position of the sensor 50 in the predetermined fixed reference frame, typically by multi-lateration or by optimization, and to deduce from this position, as well as the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning navigation system 22, the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
Selon un autre mode de réalisation (non représenté), le système de positionnement relatif 24 est constitué par un système de multi-angulation, le capteur 50 étant alors propre à mesurer au moins un angle entre les directions d’observation de deux balises ayant chacune une position connue dans le repère fixe prédéterminé. L’unité de traitement 52 est alors configurée pour déduire de la ou des mesure(s) d’angle et de la position connue des balises 54 la position du capteur 50 dans le repère fixe prédéterminé, typiquement par multi- angulation, et pour déduire de cette position, et de la position du capteur 50 par rapport au système de navigation à l’estime 22, la position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé. According to another embodiment (not shown), the relative positioning system 24 is constituted by a multi-angulation system, the sensor 50 then being capable of measuring at least one angle between the observation directions of two beacons each having a known position in the predetermined fixed reference. The processing unit 52 is then configured to deduce from the angle measurement(s) and the known position of the beacons 54 the position of the sensor 50 in the predetermined fixed reference frame, typically by multi-angulation, and to deduce of this position, and the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning navigation system 22, the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
Selon encore un autre mode de réalisation (non représenté), le système de positionnement relatif 24 est constitué par un système de mise en correspondance de carte. Le capteur 50 est alors propre à mesurer un paramètre de l’environnement, par exemple le relief ou le champ magnétique, et l’unité de traitement 52 est propre à mettre cette mesure en correspondance avec une carte dudit paramètre qu’elle stocke en mémoire, de manière à en déduire la position du capteur 50 dans le repère fixe prédéterminé. According to yet another embodiment (not shown), the relative positioning system 24 is constituted by a card matching system. The sensor 50 is then capable of measuring a parameter of the environment, for example the relief or the magnetic field, and the processing unit 52 is capable of matching this measurement with a map of said parameter which it stores in memory. , so as to deduce the position of the sensor 50 in the predetermined fixed reference.
Selon un quatrième mode de réalisation (non représenté), le système de positionnement relatif 24 est constitué par un système de positionnement visuel. Le capteur 50 est alors constitué par un imageur associé à un système de traitement d’image. L'imageur est configuré pour acquérir des images de l’environnement et le système de traitement pour détecter dans chaque image un point remarquable, par exemple une mire, dont la position est connue dans le repère fixe prédéterminé. L’unité de traitement 52 est alors configurée pour en déduire une position relative du capteur par rapport au point remarquable, et pour déduire de cette position relative, ainsi que de la position connue du point remarquable et de la position du capteur 50 par rapport au système de navigation à l’estime 22, la position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé. According to a fourth embodiment (not shown), the relative positioning system 24 is constituted by a visual positioning system. The sensor 50 is then constituted by an imager associated with an image processing system. The imager is configured to acquire images of the environment and the processing system to detect in each image a remarkable point, for example a target, whose position is known in the predetermined fixed reference frame. The processing unit 52 is then configured to deduce a relative position of the sensor relative to the remarkable point, and to deduce from this relative position, as well as from the known position of the remarkable point and from the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning navigation system 22, the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference.
En variante (non représentée), l’imageur est fixe (il appartient à l’infrastructure 18) et c’est le point remarquable (typiquement la mire) qui est porté par le boîtier 16. En variante encore, on peut prévoir une configuration de capture de mouvement (« motion capture » en anglais) dans laquelle plusieurs cibles sont portées par le boîtier 16 et détectées par un imageur fixe. As a variant (not shown), the imager is fixed (it belongs to the infrastructure 18) and it is the remarkable point (typically the target) which is carried by the housing 16. As a further variant, we can provide a configuration motion capture in which several targets are carried by the box 16 and detected by a fixed imager.
Dans l’exemple représenté, l’unité de traitement 52 est constituée par une machine programmable, telle qu'un DSP (« Digital Signal Processor » en anglais) ou un microcontrôleur. Elle comprend un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en anglais) 56 et une mémoire 58 de type RAM (« Random Access Memory » en anglais) et/ou ROM (« Read Only Memory » en anglais). Le processeur 56 est configuré pour exécuter des instructions chargées dans la mémoire 58. Lorsque le système de positionnement relatif 24 est mis sous tension, le processeur 56 est capable de lire dans la mémoire 58 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d'ordinateur causant le calcul, par le processeur 56, de la position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé à partir du paramètre mesuré par le capteur 50. En variante (non représentée), l’unité de traitement 52 est constituée par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGÀ (« Field-Programmable Gate Array » en anglais) ou un ÀSIC (« Application-Specific Integrated Circuit » en anglais). In the example shown, the processing unit 52 is constituted by a programmable machine, such as a DSP (“Digital Signal Processor” in English) or a microcontroller. It includes a processor or CPU (“Central Processing Unit” in English) 56 and a memory 58 of the RAM (“Random Access Memory” in English) and/or ROM (“Read Only Memory” in English) type. The processor 56 is configured to execute instructions loaded into the memory 58. When the relative positioning system 24 is powered on, the processor 56 is capable of reading instructions from the memory 58 and executing them. These instructions form a computer program causing the calculation, by the processor 56, of the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference from the parameter measured by the sensor 50. As a variant (not shown), the processing unit 52 is constituted by a machine or a dedicated component, such as an FPGÀ (“Field-Programmable Gate Array” in English) or an ÀSIC (“Application-Specific Integrated Circuit” in English).
Dans l’exemple représenté l’unité de traitement 52 du système de positionnement relatif 24 est distincte de celle 32 du système de navigation à l’estime 22. En variante (non représentée) ces unités de traitement 32, 52 sont confondues. In the example shown, the processing unit 52 of the relative positioning system 24 is distinct from that 32 of the dead reckoning navigation system 22. Alternatively (not shown) these processing units 32, 52 are combined.
Le système de communication 26 est configuré pour mettre en oeuvre une communication sans fil à courte portée par exemple Bluetooth ou Wi-Fi (en particulier dans un mode de réalisation avec un terminal mobile 29) et/ou pour se connecter à un réseau mobile (typiquement UMTS/LTE/5G) pour une communication à longue distance. En variante (non représentée), le système de communication 26 est par exemple une connectique filaire (typiquement USB) pour transférer les données du module de stockage 28 à un autre module de stockage, typiquement du terminal mobile 29. The communication system 26 is configured to implement short-range wireless communication, for example Bluetooth or Wi-Fi (in particular in an embodiment with a mobile terminal 29) and/or to connect to a mobile network ( typically UMTS/LTE/5G) for long distance communication. As a variant (not shown), the communication system 26 is for example a wired connection (typically USB) to transfer data from the storage module 28 to another storage module, typically from the mobile terminal 29.
Par exemple le système de communication 26 est configuré pour envoyer la position calculée par le système de navigation à l’estime 22 au terminal mobile 29 pour affichage de la position par le terminal mobile 29 dans une interface d'un logiciel de navigation. For example, the communication system 26 is configured to send the position calculated by the dead reckoning navigation system 22 to the mobile terminal 29 for display of the position by the mobile terminal 29 in a navigation software interface.
Dans les exemples décrits ci-dessus, les unités de traitement 32, 52 du système de navigation à l’estime 22 et du système de positionnement relatif 24 sont intégrées au boîtier 16. En variante (non représentée), au moins une partie de ces unités de traitement 32, 52 est déportée, par exemple dans le terminal mobile 29, dans l’infrastructure 18 et/ou dans un serveur distant (non représenté). En d’autres termes, au moins une partie étapes de calcul de la position du système de navigation à l’estime 22 par le système de navigation à l’estime 22 ou par le système de positionnement relatif 24 est effectuée par le terminal mobile 29, l’infrastructure 18 et/ou un serveur distant. Le système de communication 26 est alors configuré pour envoyer au terminal mobile 29, à l’infrastructure 18 et/ou au serveur distant les données du capteur de mouvement 30 et/ou du capteur 50. Avantageusement, le système de communication 26 est également configuré pour recevoir du terminal mobile 29, de l’infrastructure 18 et/ou du serveur distant la position du système de navigation à l’estime 22 calculée par le système de navigation à l’estime 22 ou par le système de positionnement relatif 24. In the examples described above, the processing units 32, 52 of the dead reckoning navigation system 22 and the relative positioning system 24 are integrated into the housing 16. Alternatively (not shown), at least part of these processing units 32, 52 is remote, for example in the mobile terminal 29, in the infrastructure 18 and/or in a remote server (not shown). In other words, at least part of the steps of calculating the position of the dead reckoning navigation system 22 by the dead reckoning navigation system 22 or by the relative positioning system 24 is carried out by the mobile terminal 29 , the infrastructure 18 and/or a remote server. The communication system 26 is then configured to send the data from the motion sensor 30 and/or the sensor 50 to the mobile terminal 29, the infrastructure 18 and/or the remote server. Advantageously, the communication system 26 is also configured to receive from the mobile terminal 29, the infrastructure 18 and/or the remote server the position of the dead reckoning navigation system 22 calculated by the dead reckoning navigation system 22 or by the relative positioning system 24.
De retour aux Figures 1 et 2, l’infrastructure 18 comprend, comme décrit plus haut, une pluralité de balises 54 disposées au niveau des points d’accès 19 à l’espace prédéfini 14. Ces balises 54 sont typiquement regroupées au sein de portails agencés au niveau des points d’accès 19, comme le portail 60 représenté sur la Figure 2. Chaque portail 60 inclut un minimum de trois balises 54 de manière à permettre le positionnement des piétons 12 franchissant le point d’accès 19 par multi-latération. Returning to Figures 1 and 2, the infrastructure 18 comprises, as described above, a plurality of beacons 54 arranged at the access points 19 to the predefined space 14. These beacons 54 are typically grouped within portals arranged at the access points 19, such as the portal 60 shown in Figure 2. Each portal 60 includes a minimum of three beacons 54 so as to allow the positioning of pedestrians 12 crossing the access point 19 by multi-lateration.
L’infrastructure 18 est par exemple une infrastructure fixe pérenne. C’est notamment le cas lorsque l’espace prédéfini 14 est un site industriel et que le système de localisation 10 est destiné à suivre le déplacement des techniciens sur ledit site. En variante, l’architecture 18 est une infrastructure fixe temporaire. C’est par exemple le cas lorsque l’espace prédéfini 14 est un site d’intervention notamment en cas d’incendie : l’infrastructure 18 est alors apportée et installée à l’un des points d’accès du site d’intervention avant l’arrivée des pompiers. En variante encore, l’infrastructure 18 est une infrastructure mobile. Elle est typiquement embarquée à bord d’un véhicule (non représenté) utilisé pour l’acheminement des piétons 12 dont on souhaite suivre le déplacement jusqu’à l’espace prédéfini 14. Ce véhicule est alors lui-même équipé d'un système de localisation et d'orientation permettant de calculer la position de l’infrastructure 18 dans le repère prédéterminé. C’est par exemple le cas lorsque l’espace prédéfini 14 est un site d’intervention notamment en cas de prise d’otage. Infrastructure 18 is for example a permanent fixed infrastructure. This is particularly the case when the predefined space 14 is an industrial site and the location system 10 is intended to follow the movement of technicians on said site. Alternatively, architecture 18 is a temporary fixed infrastructure. This is for example the case when the predefined space 14 is an intervention site, particularly in the event of a fire: the infrastructure 18 is then brought and installed at one of the access points of the intervention site before the arrival of the firefighters. As a further variation, infrastructure 18 is a mobile infrastructure. It is typically carried on board a vehicle (not shown) used for transporting pedestrians 12 whose movement we wish to follow up to the predefined space 14. This vehicle is then itself equipped with a monitoring system. location and orientation making it possible to calculate the position of the infrastructure 18 in the predetermined benchmark. This is for example the case when the predefined space 14 is an intervention site, particularly in the event of a hostage taking.
Un procédé 100 mis en oeuvre par le système de localisation 10, plus particulièrement par les unités de traitement 32, 52, va maintenant être décrit, en référence aux Figures 4 à 6. A method 100 implemented by the location system 10, more particularly by the processing units 32, 52, will now be described, with reference to Figures 4 to 6.
Comme visible sur la Figure 4, le procédé 100 débute par une première étape 102 de démarrage du système de localisation à l’estime 22. Cette première étape 102 est typiquement mise en oeuvre alors que le piéton 12 porteur du boîtier 16 est encore hors de l’espace prédéfini 14. Typiquement, l’étape 102 est enclenchée par l’appui, par le piéton 12, sur un bouton (non représenté) du boîtier 16. Le système de positionnement relatif 24 démarre typiquement concomitamment à l’étape 102. As visible in Figure 4, the method 100 begins with a first step 102 of starting the dead reckoning location system 22. This first step 102 is typically implemented while the pedestrian 12 carrying the box 16 is still out of sight. the predefined space 14. Typically, step 102 is initiated by pressing, by the pedestrian 12, on a button (not shown) of the box 16. The relative positioning system 24 typically starts concomitantly with step 102.
Après son démarrage, le système de localisation à l’estime 22 fournit une position du piéton 12 dans un repère fixe arbitraire. Cette position v(t) est affectée
Figure imgf000016_0001
d’une erreur aléatoire. Par simplification, cette erreur aléatoire est ici assimilée à une . , , . , , . variable gaussienne centrée de variance Par
Figure imgf000016_0002
simplification encore, on émet dans la suite l’hypothèse qu’il n’y a aucune corrélation spatiale entre les directions du plan, c’est-à-dire que les termes ( ) et
Figure imgf000016_0005
sont nuis. Par simplification toujours, on considère dans la suite que les termes sont égaux, de sorte que la variance peut s’écrire
Figure imgf000016_0006
Figure imgf000016_0003
Figure imgf000016_0004
reflète une incertitude sur la position v(t) et est la matrice identité de dimension 2. Si cette incertitude σv(t) est a priori variable dans le temps, l’amplitude de cette variation est généralement assez faible. Il est donc considéré, ici et dans la suite, une incertitude σv constante.
After its startup, the dead reckoning location system 22 provides a position of the pedestrian 12 in an arbitrary fixed reference frame. This position v(t) is affected
Figure imgf000016_0001
from a random error. For simplification, this random error is here assimilated to a. , , . , , . Gaussian centered variance variable By
Figure imgf000016_0002
further simplification, we hypothesize below that there is no spatial correlation between the directions of the plane, that is to say that the terms ( ) and
Figure imgf000016_0005
are harmed. Still for simplification, we consider in the following that the terms are equal, so that the variance can be written
Figure imgf000016_0006
Figure imgf000016_0003
Figure imgf000016_0004
reflects an uncertainty on the position v(t) and is the identity matrix of dimension 2. If this uncertainty σ v (t) is a priori variable over time, the amplitude of this variation is generally quite small. It is therefore considered, here and in the following, a constant uncertainty σ v .
Le système de localisation à l’estime 22 fournit également un cap du piéton 12
Figure imgf000017_0004
dans ledit repère fixe arbitraire. Ce repère fixe arbitraire est un repère bidimensionnel horizontal qui consiste typiquement en une rotation du repère fixe prédéterminé d’un angle 0 autour de l’axe vertical et d’une translation d’un vecteur Δ horizontal. Le repère fixe arbitraire partage ainsi un axe commun avec le repère fixe prédéterminé, constitué par l’axe vertical. Il est choisi arbitrairement par le système de localisation à l’estime 22 en fonction de son orientation au démarrage.
The dead reckoning location system 22 also provides a heading for the pedestrian 12
Figure imgf000017_0004
in said arbitrary fixed benchmark. This arbitrary fixed reference is a two-dimensional horizontal reference which typically consists of a rotation of the predetermined fixed reference by an angle 0 around the vertical axis and a translation of a horizontal vector Δ. The arbitrary fixed reference thus shares a common axis with the predetermined fixed reference, constituted by the vertical axis. It is chosen arbitrarily by the dead reckoning location system 22 depending on its orientation at start-up.
Le système de positionnement relatif 24 fournit quant à lui une position horizontale du piéton 12 dans le repère fixe prédéterminé. Cette position u(t) est
Figure imgf000017_0001
affectée d’une erreur aléatoire. Par simplification, cette erreur aléatoire est ici assimilée à . , , . , , . une variable gaussienne centrée de variance Par
Figure imgf000017_0002
simplification encore, on émet dans la suite l’hypothèse qu’il n’y a aucune corrélation spatiale entre les directions du plan, c’est-à-dire que les termes
Figure imgf000017_0006
et ont nuis. Par simplification toujours, on considère dans la suite que les termes
Figure imgf000017_0005
sont égaux, de sorte que la variance ru peut s’écrire
Figure imgf000017_0003
x I2 , où σu(t) reflète une incertitude sur la position u(t) et est la matrice identité de dimension 2. Si
Figure imgf000017_0007
cette incertitude σu(t) est a priori variable dans le temps, l’amplitude de cette variation est généralement assez faible. Il est donc considéré, ici et dans la suite, une incertitude σu constante.
The relative positioning system 24 provides a horizontal position of the pedestrian 12 in the predetermined fixed reference. This position u(t) is
Figure imgf000017_0001
affected by a random error. For simplification, this random error is here assimilated to . , , . , , . a centered Gaussian variable with variance By
Figure imgf000017_0002
further simplification, we hypothesize below that there is no spatial correlation between the directions of the plane, that is to say that the terms
Figure imgf000017_0006
and have harmed. Still for simplification, we consider in the following that the terms
Figure imgf000017_0005
are equal, so that the variance r u can be written
Figure imgf000017_0003
x I 2 , where σ u (t) reflects an uncertainty on the position u(t) and is the identity matrix of dimension 2. If
Figure imgf000017_0007
this uncertainty σ u (t) is a priori variable over time, the amplitude of this variation is generally quite small. It is therefore considered, here and in the following, a constant uncertainty σ u .
L’étape 102 est suivie d’une étape 104 de détermination de la possibilité, pour le système de positionnement relatif 24, d’évaluer la position du système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe prédéterminé. Si la détermination est positive, c’est-à-dire typiquement si le boîtier 16 est à portée des balises 54 de l’infrastructure 18, l’étape 104 est suivie d’une étape 106 de recalage du système de navigation à l’estime 22 en position et d’une étape 107 de recalage du système de navigation à l’estime 22 en cap. Si la détermination est négative, c’est-à-dire typiquement si le boîtier 16 est hors de portée des balises 54 de l’infrastructure 18, l’étape 104 est répétée après une temporisation. Step 102 is followed by a step 104 of determining the possibility, for the relative positioning system 24, of evaluating the position of the dead reckoning navigation system 22 in the predetermined fixed reference. If the determination is positive, that is to say typically if the box 16 is within range of the beacons 54 of the infrastructure 18, step 104 is followed by a step 106 of resetting the navigation system to the estimates 22 in position and a step 107 of resetting the navigation system to dead reckoning 22 in heading. If the determination is negative, that is to say typically if the box 16 is out of range of the beacons 54 of the infrastructure 18, step 104 is repeated after a time delay.
Lors de l’étape de recalage en position 106, le système de navigation à l’estime 22 estime la position v(to) du piéton 12 dans le repère fixe arbitraire à un instant to pendant que le système de positionnement relatif 24 évalue la position du piéton u(to) dans le repère fixe prédéterminé audit instant t0 et communique cette position évaluée u(to) au système de navigation à l’estime 22. Le système de navigation à l’estime 22 détermine ensuite un paramètre de recalage en position <5 constitué par la différence entre les positions évaluée u(to) et estimée
Figure imgf000018_0001
. Le système de navigation à l’estime 22 ajuste alors la position estimée en appliquant ledit paramètre de recalage en position
Figure imgf000018_0002
During the position registration step 106, the dead reckoning navigation system 22 estimates the position v(to) of the pedestrian 12 in the arbitrary fixed reference at a time to while the relative positioning system 24 evaluates the position of the pedestrian u(to) in the marker fixed predetermined at said instant t 0 and communicates this evaluated position u(to) to the dead reckoning navigation system 22. The dead reckoning navigation system 22 then determines a resetting parameter in position <5 constituted by the difference between the positions evaluated u(to) and estimated
Figure imgf000018_0001
. The dead reckoning navigation system 22 then adjusts the estimated position by applying said position adjustment parameter
Figure imgf000018_0002
En référence à la Figure 5, le recalage en cap 107 débute par le déplacement 110 du piéton 12 suivant une trajectoire de déplacement durant un intervalle de déplacement pendant que le boîtier 16 est à portée des balises 54 de l’infrastructure 18. With reference to Figure 5, the heading adjustment 107 begins with the movement 110 of the pedestrian 12 following a movement trajectory during a movement interval while the box 16 is within range of the beacons 54 of the infrastructure 18.
Durant ce déplacement 110, le recalage en cap 107 comprend, pour une pluralité d’instants d’évaluation ik compris dans l’intervalle de déplacement, une évaluation 112 de la position u(ik) du piéton 12 par le système de positionnement relatif 24 dans le repère fixe prédéterminé audit instant d’évaluation ik. Cette évaluation 112 est suivie de la réception 114 de cette position évaluée u(ik) par le système de navigation à l’estime 22. During this movement 110, the heading adjustment 107 comprises, for a plurality of evaluation instants i k included in the movement interval, an evaluation 112 of the position u(i k ) of the pedestrian 12 by the positioning system relative 24 in the fixed reference predetermined at said evaluation instant i k . This evaluation 112 is followed by the reception 114 of this evaluated position u(i k ) by the dead reckoning navigation system 22.
En parallèle, le recalage en cap 107 comprend également, pour une pluralité d’instants d’estimation tk compris dans l’intervalle de déplacement, une estimation 116 de la position v(ik) du piéton 12 par le système de navigation à l’estime 22 dans le repère fixe arbitraire audit instant d’estimation Tk. In parallel, the heading adjustment 107 also includes, for a plurality of estimation instants t k included in the movement interval, an estimation 116 of the position v(i k ) of the pedestrian 12 by the navigation system at estimates it 22 in the arbitrary fixed reference at said estimation instant T k .
Les étapes de réception 114 et d’estimation 116 sont suivies d’une étape 118 de mise en correspondance des positions évaluée u(ik) et estimée v(ik) par le système de navigation à l’estime 22. En effet, l’étape de recalage 107 repose sur l’exploitation de positions évaluées synchrones de positions estimées. Or, ces deux types de positions provenant d’origines différentes, les instants d’évaluation ik diffèrent généralement des instants d’estimation Tk. Une mise en correspondance est donc nécessaire entre les positions évaluée u(ik) et estimée v(tk). Cette mise en correspondance vise à associer et synchroniser les positions évaluée u(ik) et estimée v(tk), afin de pouvoir disposer, pour chacun d'une pluralité d'instants de détermination tk, d’un couple de position évaluée u(tk) et de position estimée v(tk) audit instant de détermination tk. Cette mise en correspondance consiste donc à déduire de l’ensemble {u(ik)}k des positions évaluées u(ik) aux instants d’évaluation ik et de l’ensemble {vtik)}k des positions estimées v(ik) aux instants d’estimation tk : un ensemble {u(tk)}k de positions évaluées u(tk) aux instants de détermination tk, et un ensemble {v(tk)}k de positions estimées v(tk) aux instants de détermination tk, À cette fin, la mise en correspondance comprend par exemple l'interpolation d'au moins un ensemble ou sous-ensemble parmi : l’ensemble {u(ik)}k des positions évaluées u(ik) aux instants d’évaluation ik, et l’ensemble {v(Tk)}k des positions estimées v(ik) aux instants d’estimation Tk.The reception 114 and estimation 116 steps are followed by a step 118 of matching the positions evaluated u(i k ) and estimated v(i k ) by the dead reckoning navigation system 22. Indeed, the registration step 107 is based on the exploitation of evaluated positions synchronous with estimated positions. However, these two types of positions come from different origins, the evaluation times i k generally differ from the estimation times T k . A correspondence is therefore necessary between the evaluated positions u(i k ) and estimated v(t k ). This matching aims to associate and synchronize the evaluated positions u(i k ) and estimated v(t k ), in order to be able to have, for each of a plurality of determination instants t k , a position pair evaluated u(t k ) and estimated position v(t k ) at said instant of determination t k . This correspondence therefore consists of deducing from the set {u(i k )} k of the evaluated positions u(i k ) at the evaluation instants i k and from the set {vti k )} k of the estimated positions v (i k ) at estimation times t k : a set {u(t k )} k of evaluated positions u(t k ) at determination times t k , and a set {v(t k )} k of positions estimated v(t k ) at the determination instants t k . To this end, the matching comprises for example the interpolation of at least one set or subset among: the set {u(ik)}k of evaluated positions u(ik) at evaluation times i k , and the set {v(T k )} k of estimated positions v(i k ) at estimation times Tk .
Cette interpolation utilise de préférence des splines temporelles. De préférence, les splines utilisées pour l'interpolation sont dérivables au moins deux fois. La représentation en spline permet notamment de forcer la continuité de la trajectoire. La représentation en spline permet également d'optimiser les différents paramètres intervenants, en particulier les paramètres de synchronisation temporelle, à l'aide d'une méthode basée sur le gradient d'un critère à minimiser. En variante, l’interpolation utilise une autre approche, comme par exemple une représentation discrète de la trajectoire parcourue le piéton 12. This interpolation preferably uses time splines. Preferably, the splines used for the interpolation are differentiable at least twice. The spline representation makes it possible in particular to force the continuity of the trajectory. The spline representation also makes it possible to optimize the various parameters involved, in particular the temporal synchronization parameters, using a method based on the gradient of a criterion to be minimized. Alternatively, the interpolation uses another approach, such as for example a discrete representation of the trajectory traveled by the pedestrian 12.
De préférence, seul l’ensemble des positions estimées {v(Tk)}k est interpolé, les instants de détermination tk étant choisi comme étant égaux aux instants d’évaluation ik : tk = ik. L’ensemble {u(tk)}k de positions évaluées u(tk) aux instants de détermination tk est donc confondu avec l’ensemble {u(ik)}k des positions évaluées u(ik) aux instants d’évaluation ik. La réception 114 par le système de navigation à l’estime 22 d’une position évaluée u(ik) à un instant d’évaluation ik constitue ainsi une étape d’obtention, par le système de navigation à l’estime 22, d’une position évaluée u(tk) du piéton 12 à un instant de détermination tk. Preferably, only the set of estimated positions {v(T k )} k is interpolated, the determination instants t k being chosen as being equal to the evaluation instants i k : t k = i k . The set {u(t k )} k of evaluated positions u(t k ) at the determination instants t k is therefore confused with the set {u(i k )} k of evaluated positions u(i k ) at the instants of evaluation i k . The reception 114 by the dead reckoning navigation system 22 of an evaluated position u(i k ) at an evaluation instant i k thus constitutes a step of obtaining, by the dead reckoning navigation system 22, of an evaluated position u(t k ) of the pedestrian 12 at a determination time t k .
En variante, seul l’ensemble des positions évaluées {u(tk)}k est interpolé, les instants de détermination tk étant choisi comme étant égaux aux instants d’estimation tk : tk = tk . La mise en correspondance 118 constitue ainsi une étape d’obtention, par le système de navigation à l’estime 22, d’une position évaluée u(tk) du piéton 12 à un instant de détermination tk. Alternatively, only the set of evaluated positions {u(t k )} k is interpolated, the determination times t k being chosen as being equal to the estimation times t k : t k = t k . The matching 118 thus constitutes a step of obtaining, by the dead reckoning navigation system 22, an evaluated position u(t k ) of the pedestrian 12 at a determination time t k .
Il est à noter que dans le cas où les instants d’évaluation ik correspondent aux instants d’évaluation Tk, la mise en correspondance 118 se borne à associer les positions évaluées u(ik) et estimées v(ik) aux mêmes instants ik, Tk, qui deviennent alors des instants de détermination tk. It should be noted that in the case where the evaluation instants i k correspond to the evaluation instants T k , the matching 118 is limited to associating the evaluated positions u(i k ) and estimated v(i k ) to the same instants i k , T k , which then become instants of determination t k .
La mise en correspondance 118 est suivi de l’ajout 120 du couple de positions u(tk), v(tk) ainsi mises en correspondance dans la mémoire tampon 49 puis du nettoyage 122 de la mémoire tampon 49. Ce nettoyage 122 consiste en la suppression de la mémoire tampon 49 de couples de positions u(tk), v(tk) associés à des instants de détermination tk qui ne sont plus dans l’intervalle de déplacement, l’intervalle de déplacement étant ici compris comme une fenêtre temporelle glissante, de durée prédéterminée, s’achevant à la date de l’instant d’évaluation ik ou d’estimation tk le plus récent. The matching 118 is followed by the addition 120 of the pair of positions u(t k ), v(t k ) thus matched in the buffer memory 49 then by cleaning 122 of the buffer memory 49. This cleaning 122 consists by deleting from the buffer memory 49 pairs of positions u(t k ), v(t k ) associated with determination instants t k which are no longer in the movement interval, the movement interval being included here as a sliding time window, of predetermined duration, ending on the date of the most recent evaluation moment i k or estimation t k .
À ces étapes 120, 122 succède une étape 124 de déduction d’un paramètre 0 de recalage de cap. Ce paramètre de recalage de cap 0 est ici constitué par un paramètre, en particulier un angle, de modification d’orientation par rotation autour d’un axe du repère prédéterminé, ici l’axe vertical. Optionnellement, le recalage de cap 107 comprend également, parallèlement à l’étape 124, d’autres étapes (non représentées) de déduction d’autres paramètres de recalage de cap, par exemple un paramètre de correction d’un biais en variation angulaire de la trajectoire. These steps 120, 122 are followed by a step 124 of deducing a heading adjustment parameter 0. This heading 0 adjustment parameter is here constituted by a parameter, in in particular an angle, of modification of orientation by rotation around an axis of the predetermined reference, here the vertical axis. Optionally, the heading adjustment 107 also includes, in parallel with step 124, other steps (not shown) of deducing other heading adjustment parameters, for example a parameter for correcting a bias in angular variation of path.
En référence à la Figure 6, cette étape 124 comprend une première sous-étape 130 de calcul d’une première valeur candidate 01 pour le paramètre de recalage de cap 0 avec tous les points, c’est-à-dire tous les couples de positions u(tk), v(tk), contenus dans la mémoire tampon 49. Cette première valeur candidate 01 est calculée par minimisation d’une fonction de coût comparant les positions u(tk) évaluées aux N instants de détermination tk correspondant aux couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49 aux positions estimées v(tk) pour lesdits N instants de détermination tk corrigées au moyen du paramètre de recalage en cap 0 et du paramètre de recalage en position Δ. Cette fonction de coût est en particulier représentative d’un écart géométrique moyen entre les positions évaluées {uk}k et les positions estimées {vk}k après application aux positions évaluées {uk}k d’une transformation géométrique comprenant : une rotation autour d’un axe du repère prédéterminé, ici l’axe vertical, d’un angle égal au paramètre de recalage de cap 0, et une translation suivant une direction orthogonale audit axe d’un vecteur égal au paramètre de recalage de position A. With reference to Figure 6, this step 124 comprises a first sub-step 130 of calculating a first candidate value 01 for the heading adjustment parameter 0 with all the points, that is to say all the pairs of positions u(t k ), v(t k ), contained in the buffer memory 49. This first candidate value 01 is calculated by minimization of a cost function comparing the positions u(t k ) evaluated at the N determination times t k corresponding to the pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in the buffer memory 49 at the estimated positions v(t k ) for said N determination instants t k corrected by means of the heading adjustment parameter 0 and of the adjustment parameter in position Δ. This cost function is in particular representative of an average geometric difference between the evaluated positions {u k } k and the estimated positions {v k } k after application to the evaluated positions {u k } k of a geometric transformation comprising: a rotation around an axis of the predetermined reference frame, here the vertical axis, by an angle equal to the heading adjustment parameter 0, and a translation in a direction orthogonal to said axis by a vector equal to the position adjustment parameter A .
Ainsi, la fonction de coût est par exemple égale à
Figure imgf000020_0002
où :
Thus, the cost function is for example equal to
Figure imgf000020_0002
Or :
{uk}k est l’ensemble des positions évaluées aux instants de détermination ; {vk}k est l’ensemble des positions estimées aux instants de détermination ; {tk}k est l’ensemble des instants de détermination ; {u k } k is the set of positions evaluated at the determination times; {v k } k is the set of positions estimated at the determination times; {t k } k is the set of determination instants;
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49 ; N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49;
0 est le paramètre de recalage de cap ; 0 is the heading adjustment parameter;
R(0) est la matrice de rotation représentative de la modification de l'orientation par application du paramètre de recalage de cap ; etR(0) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter; And
A est le paramètre de recalage de position. A is the position adjustment parameter.
La première valeur candidate 01 est ainsi égale à atan
Figure imgf000020_0003
Figure imgf000020_0001
U1(tk) est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk ;
The first candidate value 01 is thus equal to atan
Figure imgf000020_0003
Figure imgf000020_0001
U 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
-
Figure imgf000021_0001
est une moyenne de la première coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination ;
Figure imgf000021_0006
u2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk ;
-
Figure imgf000021_0001
is an average of the first position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants;
Figure imgf000021_0006
u 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
-
Figure imgf000021_0002
est une moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination ;
Figure imgf000021_0009
v1(tk) est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk ;
-
Figure imgf000021_0002
is an average of the second position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants;
Figure imgf000021_0009
v 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the arbitrary fixed reference frame, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
-
Figure imgf000021_0003
est une moyenne de la première coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination ;
Figure imgf000021_0008
v2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk ;
-
Figure imgf000021_0003
is an average of the first position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times;
Figure imgf000021_0008
v 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the arbitrary fixed reference frame, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
-
Figure imgf000021_0004
est une moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination ; et
Figure imgf000021_0007
-
Figure imgf000021_0004
is an average of the second position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants; And
Figure imgf000021_0007
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49. N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49.
En variante (non représentée), la fonction de coût comprend une pondération des différents termes de la somme
Figure imgf000021_0005
par exemple en fonction de la vraisemblance desdits termes (typiquement les termes associés à des variances plus élevées se verraient attribuer un poids plus faible) ou de la distance géométrique entre les différents termes (typiquement les termes géométriquement proches les uns des autres se verraient attribuer un poids plus faible). En variante encore, la transformation géométrique est appliquée aux positions estimées {vk}k et non aux positions évaluées {uk}k : les termes de la somme s’écrivent alors En variante toujours, la transformation
Figure imgf000022_0003
géométrique comprend également : un redressement de trajectoire, paramétrisée par un paramètre b de correction d’un biais en variation angulaire de la trajectoire : les termes de la somme s’écrivent alors
Figure imgf000022_0001
; et/ou une homothétie, paramétrisée par un facteur d’échelle h : les termes de la somme s’écrivent alors
Figure imgf000022_0004
As a variant (not shown), the cost function includes a weighting of the different terms of the sum
Figure imgf000021_0005
for example according to the likelihood of said terms (typically terms associated with higher variances would be assigned a lower weight) or the geometric distance between the different terms (typically terms geometrically close to each other would be assigned a lower weight). lower weight). As a further variation, the geometric transformation is applied to the estimated positions {v k } k and not to the evaluated positions {u k } k : the terms of the sum is then written As another variant, the transformation
Figure imgf000022_0003
geometric also includes: a straightening of the trajectory, parameterized by a parameter b for correcting a bias in angular variation of the trajectory: the terms of the sum are then written
Figure imgf000022_0001
; and/or a homothety, parameterized by a scale factor h: the terms of the sum are then written
Figure imgf000022_0004
Cette sous-étape 130 est suivie d’une sous-étape 132 d’évaluation d’une première valeur de précision σθ1 associée à ladite première valeur candidate 01. Cette première valeur de précision σθ1 est par exemple fonction des incertitudes σv, σu sur les positions estimées {vk}k et les positions évaluées {uk}k. Elle est typiquement constituée par l’écart-type de la première valeur candidate 01 et est donnée par la formule suivante :
Figure imgf000022_0002
This sub-step 130 is followed by a sub-step 132 of evaluating a first precision value σ θ1 associated with said first candidate value 01. This first precision value σ θ1 is for example a function of the uncertainties σ v , σ u on the estimated positions {v k } k and the evaluated positions {u k } k . It is typically constituted by the standard deviation of the first candidate value 01 and is given by the following formula:
Figure imgf000022_0002
{uk}k est l’ensemble des positions évaluées aux instants de détermination, {vk}k est l’ensemble des positions estimées aux instants de détermination, {tfc}k est l’ensemble des instants de détermination, est la variance de l’erreur aléatoire affectant chaque coordonnée de la position évaluée par le système de positionnement relatif 24, est la covariance de l’erreur aléatoire affectant chaque coordonnée de la position estimée par le système de navigation à l’estime 22, est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du
Figure imgf000022_0005
repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, v1(tk) est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, v2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, -
Figure imgf000023_0001
est la moyenne de la première coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000023_0006
{u k } k is the set of positions evaluated at the determination times, {v k } k is the set of positions estimated at the determination times, {t fc } k is the set of determination times, is the variance of the random error affecting each coordinate of the position evaluated by the relative positioning system 24, is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position estimated by the dead reckoning navigation system 22, is a first position coordinate, along a first axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , is a second position coordinate, along a second axis of the
Figure imgf000022_0005
predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , v 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the arbitrary fixed reference, of the position estimated from the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , v 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the arbitrary fixed reference, of the estimated position of the navigation system at l 'estimates 22 at a moment of determination t k , -
Figure imgf000023_0001
is the average of the first position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000023_0006
-
Figure imgf000023_0002
est la moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000023_0007
-
Figure imgf000023_0002
is the average of the second position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000023_0007
-
Figure imgf000023_0003
est la moyenne de la première coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000023_0008
-
Figure imgf000023_0003
is the average of the first position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000023_0008
-
Figure imgf000023_0004
est la moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination , et
Figure imgf000023_0009
-
Figure imgf000023_0004
is the average of the second position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants, and
Figure imgf000023_0009
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49. N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49.
En variante, la première valeur de précision
Figure imgf000023_0010
est fonction d’un écart moyen observé entre l’ensemble des positions évaluées et l’ensemble des positions estimées {vk}k
Figure imgf000023_0015
Figure imgf000023_0014
associées, corrigées au moyen du paramètre de recalage en cap 0 ayant la première valeur candidate 01. Elle est par exemple donnée par la formule suivante :
Figure imgf000023_0005
Alternatively, the first precision value
Figure imgf000023_0010
is a function of an average difference observed between all of the evaluated positions and all of the estimated positions {v k } k
Figure imgf000023_0015
Figure imgf000023_0014
associated, corrected by means of the heading adjustment parameter 0 having the first candidate value 01. It is for example given by the following formula:
Figure imgf000023_0005
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49, est l’ensemble des positions évaluées aux instants de détermination ; est l’ensemble des positions estimées aux instants de détermination ;
Figure imgf000023_0011
est la moyenne de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000023_0012
v est la moyenne de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000023_0013
N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in the buffer memory 49, is the set of positions evaluated at the determination instants; is the set of positions estimated at the determination instants;
Figure imgf000023_0011
is the average of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000023_0012
v is the average of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000023_0013
01 est le paramètre de recalage en cap affecté de la première valeur candidate 01, et 01 is the heading adjustment parameter assigned to the first candidate value 01, and
R(0i) est la matrice de rotation représentative de la modification de l'orientation par application du paramètre de recalage de cap.R(0i) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter.
En variante, la première valeur de précision est une combinaison d’une fonction des incertitudes σv, σu sur les positions estimées et les positions évaluées et
Figure imgf000023_0016
d’une fonction d’un écart moyen observé entre l’ensemble des positions évaluées {uk}k et l’ensemble des positions estimées {vk}k associées, corrigées au moyen du paramètre de recalage en cap 0 ayant la première valeur candidate 0i.
Alternatively, the first precision value is a combination of a function of the uncertainties σ v , σ u on the estimated positions and the evaluated positions and
Figure imgf000023_0016
of a function of an average difference observed between all of the evaluated positions {u k } k and all of the associated estimated positions {v k } k , corrected by means of the heading adjustment parameter 0 having the first value candidate 0i.
Parallèlement aux sous-étapes 130, 132, l’étape de déduction 124 comprend également une sous-étape 134 de calcul d’une deuxième valeur candidate θ2 pour le paramètre de recalage de cap 0 sans le point le plus ancien contenu dans la mémoire tampon 49, c’est-à-dire avec tous les couples de positions u(tk), v(tk) contenus dans la mémoire tampon 49 sauf le couple de positions u(ti), v(ti) associé à l’instant de détermination ti le plus ancien. Cette deuxième valeur candidate θ2 est calculée par minimisation d’une fonction de coût comparant les positions u(tk) évaluées aux N-1 instants de détermination tk correspondant aux couples de positions u(tk), v(tk) les plus récents compris dans la mémoire tampon 49 aux positions estimées v(tk) pour lesdits N-1 instants de détermination tk corrigées au moyen du paramètre de recalage en cap 0 et du paramètre de recalage en position A. Cette fonction de coût est en particulier représentative d’un écart géométrique moyen entre les positions évaluées {uk}k et les positions estimées {vk}k après application aux positions évaluées {uk}k d’une transformation géométrique comprenant : une rotation autour d’un axe du repère prédéterminé, ici l’axe vertical, d’un angle égal au paramètre de recalage de cap 0, et une translation suivant une direction orthogonale audit axe d’un vecteur égal au paramètre de recalage de position A. In parallel with sub-steps 130, 132, deduction step 124 also includes a sub-step 134 for calculating a second candidate value θ2 for the heading adjustment parameter 0 without the oldest point contained in the buffer memory 49, that is to say with all the pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 except the pair of positions u(ti), v(ti) associated with the oldest moment of determination. This second candidate value θ2 is calculated by minimization of a cost function comparing the positions u(t k ) evaluated at the N-1 determination instants t k corresponding to the pairs of positions u(t k ), v(t k ) the most recent included in the buffer memory 49 at the estimated positions v(t k ) for said N-1 determination instants t k corrected by means of the heading adjustment parameter 0 and the position adjustment parameter A. This cost function is in particular representative of an average geometric difference between the evaluated positions {u k } k and the estimated positions {v k } k after application to the evaluated positions {u k } k of a geometric transformation comprising: a rotation around a axis of the predetermined reference frame, here the vertical axis, by an angle equal to the heading adjustment parameter 0, and a translation in a direction orthogonal to said axis of a vector equal to the position adjustment parameter A.
Ainsi, la fonction de coût est par exemple égale à
Figure imgf000024_0002
où :
Thus, the cost function is for example equal to
Figure imgf000024_0002
Or :
{uk}k est l’ensemble des positions évaluées aux instants de détermination ; {vk}k est l’ensemble des positions estimées aux instants de détermination ; est l’ensemble des instants de détermination ;
Figure imgf000024_0003
{u k } k is the set of positions evaluated at the determination times; {v k } k is the set of positions estimated at the determination times; is the set of moments of determination;
Figure imgf000024_0003
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49 ; N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49;
0 est le paramètre de recalage de cap ; 0 is the heading adjustment parameter;
R(0) est la matrice de rotation représentative de la modification de l'orientation par application du paramètre de recalage de cap ; et A est le paramètre de recalage de position. R(0) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter; and A is the position adjustment parameter.
La deuxième valeur candidate θ2 est ainsi égale à atan2
Figure imgf000024_0004
Figure imgf000024_0001
U1(tk) est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk ;
The second candidate value θ2 is thus equal to atan2
Figure imgf000024_0004
Figure imgf000024_0001
U 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
-
Figure imgf000025_0001
est une moyenne de la première coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien ;
Figure imgf000025_0006
u2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk ;
-
Figure imgf000025_0001
is an average of the first position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants except the oldest;
Figure imgf000025_0006
u 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
-
Figure imgf000025_0002
est une moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien ;
Figure imgf000025_0007
v1(tk) est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk ;
-
Figure imgf000025_0002
is an average of the second position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants except the oldest;
Figure imgf000025_0007
v 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the arbitrary fixed reference frame, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
-
Figure imgf000025_0003
est une moyenne de la première coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien ;
Figure imgf000025_0009
v2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk ;
-
Figure imgf000025_0003
is an average of the first position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants except the oldest;
Figure imgf000025_0009
v 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the arbitrary fixed reference frame, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ;
-
Figure imgf000025_0004
est une moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien ; et
Figure imgf000025_0008
-
Figure imgf000025_0004
is an average of the second position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants except the oldest; And
Figure imgf000025_0008
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49. N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49.
En variante (non représentée), la fonction de coût comprend une pondération des différents termes de la somme
Figure imgf000025_0005
par exemple en fonction de la vraisemblance desdits termes (typiquement les termes associés à des variances plus élevées se verraient attribuer un poids plus faible) ou de la distance géométrique entre les différents termes (typiquement les termes géométriquement proches les uns des autres se verraient attribuer un poids plus faible). En variante encore, la transformation géométrique est appliquée aux positions estimées {vk}k et non aux positions évaluées {uk}k : les termes de la somme s’écrivent alors
Figure imgf000026_0003
En variante toujours, la transformation géométrique comprend également : un redressement de trajectoire, paramétrisée par un paramètre b de correction d’un biais en variation angulaire de la trajectoire : les termes de la somme s’écrivent alors
Figure imgf000026_0001
et/ou une homothétie, paramétrisée par un facteur d’échelle h : les termes de la somme s’écrivent alor
Figure imgf000026_0004
As a variant (not shown), the cost function includes a weighting of the different terms of the sum
Figure imgf000025_0005
for example according to the likelihood of said terms (typically terms associated with higher variances would be assigned a lower weight) or the geometric distance between the different terms (typically terms geometrically close to each other would be assigned a lower weight). lower weight). As a further variation, the geometric transformation is applied to the estimated positions {v k } k and not to the evaluated positions {u k } k : the terms of the sum is then written
Figure imgf000026_0003
Still as a variant, the geometric transformation also includes: a straightening of the trajectory, parameterized by a parameter b for correcting a bias in angular variation of the trajectory: the terms of the sum are then written
Figure imgf000026_0001
and/or a homothety, parameterized by a scale factor h: the terms of the sum are then written
Figure imgf000026_0004
Cette sous-étape 134 est suivie d’une sous-étape 136 d’évaluation d’une deuxième valeur de précision σθ2 associée à ladite deuxième valeur candidate θ2. Cette deuxième valeur de précision σθ2 est par exemple fonction des incertitudes σv, σu sur les positions estimées {vk}k les positions évaluées {uk}k. Elle est typiquement constituée par l’écart-type de la deuxième valeur candidate θ2 et est donnée par la formule suivante : This sub-step 134 is followed by a sub-step 136 of evaluating a second precision value σ θ2 associated with said second candidate value θ2. This second precision value σ θ2 is for example a function of the uncertainties σ v , σ u on the estimated positions {v k } k the evaluated positions {u k } k . It is typically constituted by the standard deviation of the second candidate value θ2 and is given by the following formula:
<T02 0U '
Figure imgf000026_0002
<T02 0U '
Figure imgf000026_0002
{uk}k est l’ensemble des positions évaluées aux instants de détermination, {vk}k est l’ensemble des positions estimées aux instants de détermination, {tk}k est l’ensemble des instants de détermination, est la covariance de l’erreur aléatoire affectant chaque coordonnée de la position évaluée par le système de positionnement relatif 24, est la covariance de l’erreur aléatoire affectant chaque coordonnée de la position estimée par le système de navigation à l’estime 22,
Figure imgf000026_0005
est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, u2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, v1(tk) est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, v2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, -
Figure imgf000027_0001
est la moyenne de la première coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien {tk]k=2,
{u k } k is the set of positions evaluated at the determination times, {v k } k is the set of positions estimated at the determination times, {t k } k is the set of determination times, is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position evaluated by the relative positioning system 24, is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position estimated by the dead reckoning navigation system 22,
Figure imgf000026_0005
is a first position coordinate, along a first axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , u 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , v 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the fixed reference arbitrary, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , v 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the arbitrary fixed reference, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k , -
Figure imgf000027_0001
is the average of the first position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants with the exception of the oldest {t k ] k=2 ,
-
Figure imgf000027_0002
est la moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien {tk]k=2,
-
Figure imgf000027_0002
is the average of the second position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants with the exception of the oldest {t k ] k=2 ,
-
Figure imgf000027_0003
est la moyenne de la première coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien {tk]k=2,
-
Figure imgf000027_0003
is the average of the first position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants with the exception of the oldest {t k ] k=2 ,
-
Figure imgf000027_0004
est la moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien {tk]k=2, et
-
Figure imgf000027_0004
is the average of the second position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants with the exception of the oldest {t k ] k=2 , and
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49. N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49.
En variante, la deuxième valeur de précision σθ2 est fonction d’un écart moyen observé entre l’ensemble des positions évaluées {uk}k et l’ensemble des positions estimées {vk}k associées, corrigées au moyen du paramètre de recalage en cap 0 ayant la deuxième valeur candidate θ2. Elle est par exemple donnée par la formule suivante :
Figure imgf000027_0005
Alternatively, the second precision value σ θ2 is a function of an average difference observed between all of the evaluated positions {u k } k and all of the associated estimated positions {v k } k , corrected by means of the parameter of adjustment to heading 0 having the second candidate value θ2. It is for example given by the following formula:
Figure imgf000027_0005
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49, N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49,
{uk}k est l’ensemble des positions évaluées aux instants de détermination ; {vk}k est l’ensemble des positions estimées aux instants de détermination ; ü est la moyenne de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien
Figure imgf000027_0006
v est la moyenne de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination à l’exception du plus ancien
Figure imgf000027_0007
θ2 est le paramètre de recalage en cap affecté de la deuxième valeur candidate θ2, et
{u k } k is the set of positions evaluated at the determination times; {v k } k is the set of positions estimated at the determination times; ü is the average of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants except the oldest
Figure imgf000027_0006
v is the average of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times except the oldest
Figure imgf000027_0007
θ2 is the heading adjustment parameter assigned to the second candidate value θ2, and
R(θ2) est la matrice de rotation représentative de la modification de l'orientation par application du paramètre de recalage de cap. En variante, la première valeur de précision σθ2 est une combinaison d’une fonction des incertitudes σv, σu sur les positions estimées {vk}k et les positions évaluées {uk}k et d’une fonction d’un écart moyen observé entre l’ensemble des positions évaluées {uk}k et l’ensemble des positions estimées {vk}k associées, corrigées au moyen du paramètre de recalage en cap 0 ayant la première valeur candidate θ2. R(θ2) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter. Alternatively, the first precision value σ θ2 is a combination of a function of the uncertainties σ v , σ u on the estimated positions {v k } k and the evaluated positions {u k } k and a function of a average difference observed between all of the evaluated positions {u k } k and all of the associated estimated positions {v k } k , corrected by means of the heading adjustment parameter 0 having the first candidate value θ2.
Les sous-étapes 132 et 136 sont suivies d’une sous-étape 140 de comparaison de la première valeur de précision σθ1 avec la deuxième valeur de précision σθ2. Substeps 132 and 136 are followed by a substep 140 of comparing the first precision value σ θ1 with the second precision value σ θ2 .
Si la première valeur de précision σθ1 reflète une meilleure précision que la deuxième valeur σθ2, c’est-à-dire ici si σθ1< σθ2, alors l’étape 140 est suivie d’une étape 142 de sélection de la première valeur candidate 01 comme valeur candidate sélectionnée. If the first precision value σ θ1 reflects better precision than the second value σ θ2 , that is to say here if σ θ1 < σ θ2 , then step 140 is followed by a step 142 of selecting the first candidate value 01 as selected candidate value.
Si en revanche la valeur de précision reflétant la meilleure précision est constituée par la deuxième valeur de précision σθ2, c’est-à-dire ici si σθ1θ2, alors l’étape 140 est suivie d’une étape 144 de suppression du point le plus ancien de la mémoire tampon 49, c’est-à- dire du couple de positions u(ti), v(ti) associé à l’instant de détermination ti le plus ancien. Les instants de détermination restant sont alors renumérotés en et les étapes
Figure imgf000028_0002
130 à 140 sont répétées.
Figure imgf000028_0003
If, on the other hand, the precision value reflecting the best precision is constituted by the second precision value σ θ2 , that is to say here if σ θ1θ2 , then step 140 is followed by a step 144 of deletion of the oldest point from buffer memory 49, that is to say of the pair of positions u(ti), v(ti) associated with the oldest determination instant ti. The remaining determination moments are then renumbered in and the steps
Figure imgf000028_0002
130 to 140 are repeated.
Figure imgf000028_0003
Cela permet de maximiser la précision du paramètre de recalage 0. This maximizes the precision of the registration parameter 0.
La sous-étape 142 est optionnellement suivie d’un ensemble de sous-étapes 150 à 154 visant à valider le nouveau paramètre de recalage 0 à partir d’un calcul de résidu. Substep 142 is optionally followed by a set of substeps 150 to 154 aimed at validating the new adjustment parameter 0 from a residual calculation.
La sous-étape 142 est alors suivie d’une sous-étape 150 de calcul d’un résidu de recalage attendu rexp. Ce résidu de recalage est destiné à refléter l’écart moyen attendu entre l’ensemble des positions évaluées {uk}k et l’ensemble des positions estimées {vk}k associées, corrigées au moyen du paramètre de recalage en cap 0. Il est donné par la formule suivante :
Figure imgf000028_0001
Substep 142 is then followed by a substep 150 of calculating an expected registration residue r exp . This registration residual is intended to reflect the expected average difference between all of the evaluated positions {u k } k and all of the associated estimated positions {v k } k , corrected using the heading 0 registration parameter. It is given by the following formula:
Figure imgf000028_0001
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49, est la covariance de l’erreur aléatoire affectant chaque coordonnée de la position évaluée par le système de positionnement relatif 24, est la covariance de l’erreur aléatoire affectant chaque coordonnée de la position estimée par le système de navigation à l’estime 22,N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in the buffer memory 49, is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position evaluated by the relative positioning system 24, is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position estimated by the dead reckoning navigation system 22,
- est la covariance du paramètre de recalage 0, égale au carré de l’écart- type σθ1, discuté ci-dessus, de la valeur candidate sélectionnée 01, U1(tk) est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, u2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe prédéterminé, de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, v1(tk) est une première coordonnée de position, selon un premier axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, v2(tk) est une deuxième coordonnée de position, selon un deuxième axe du repère fixe arbitraire, de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 à un instant de détermination tk, - is the covariance of the registration parameter 0, equal to the square of the standard deviation σ θ1 , discussed above, of the selected candidate value 01, U 1 (t k ) is a first position coordinate, along a first axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , u 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the predetermined fixed reference, of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , v 1 (t k ) is a first position coordinate, according to a first axis of the arbitrary fixed reference, of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination instant t k , v 2 (t k ) is a second position coordinate, along a second axis of the arbitrary fixed reference , from the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 at a determination time t k ,
-
Figure imgf000029_0001
est la moyenne de la première coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000029_0006
-
Figure imgf000029_0001
is the average of the first position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000029_0006
-
Figure imgf000029_0002
est la moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000029_0007
-
Figure imgf000029_0002
is the average of the second position coordinate of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000029_0007
-
Figure imgf000029_0003
est la moyenne de la première coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination et
Figure imgf000029_0008
-
Figure imgf000029_0003
is the average of the first position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination instants and
Figure imgf000029_0008
-
Figure imgf000029_0004
est la moyenne de la deuxième coordonnée de position de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000029_0009
-
Figure imgf000029_0004
is the average of the second position coordinate of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000029_0009
La sous-étape 150 est suivie d’une sous-étape 152 de calcul d’un résidu de recalage observé r°bs. Ce résidu de recalage est destiné à refléter l’écart moyen observé entre l’ensemble des positions évaluées {uk}k et l’ensemble des positions estimées {vk}k associées, corrigées au moyen du paramètre de recalage en cap 0 affecté de la valeur candidate sélectionnée 01. Il est donné par la formule suivante :
Figure imgf000029_0005
Sub-step 150 is followed by a sub-step 152 of calculating an observed registration residue r° bs . This adjustment residual is intended to reflect the average difference observed between all of the evaluated positions {u k } k and all of the associated estimated positions {v k } k , corrected using the assigned heading 0 adjustment parameter. of the selected candidate value 01. It is given by the following formula:
Figure imgf000029_0005
N est le nombre de couples de positions u(tk), v(tk) compris dans la mémoire tampon 49, N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) included in buffer memory 49,
{uk}k est l’ensemble des positions évaluées aux instants de détermination ; {vk}k est l’ensemble des positions estimées aux instants de détermination ; ü est la moyenne de la position évaluée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000030_0001
v est la moyenne de la position estimée du système de navigation à l’estime 22 sur l’ensemble des instants de détermination
Figure imgf000030_0002
{u k } k is the set of positions evaluated at the determination times; {v k } k is the set of positions estimated at the determination times; ü is the average of the evaluated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000030_0001
v is the average of the estimated position of the dead reckoning navigation system 22 over all the determination times
Figure imgf000030_0002
0 est le paramètre de recalage en cap, et 0 is the heading adjustment parameter, and
R(0) est la matrice de rotation représentative de la modification de l'orientation par application du paramètre de recalage de cap. R(0) is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the heading adjustment parameter.
À la sous-étape 152 succède une sous-étape 154 de comparaison du résidu de recalage observé r°bs avec le résidu de recalage attendu rexp, augmenté d’un seuil <5 prédéterminé. Sub-step 152 is followed by a sub-step 154 of comparing the observed registration residue r° bs with the expected registration residue r exp , increased by a predetermined threshold <5.
Si le résidu de recalage observé robs est strictement supérieur à la somme du résidu de recalage attendu rexp avec le seuil <5, c’est-à-dire si l’inégalité est
Figure imgf000030_0003
vérifiée, alors la sous-étape 154 est suivie d’une sous-étape 156 de rejet de la valeur candidate sélectionnée. Le paramètre de recalage 0 conserve alors sa valeur antérieure.
If the observed registration residual r obs is strictly greater than the sum of the expected registration residue r exp with the threshold <5, that is to say if the inequality is
Figure imgf000030_0003
verified, then sub-step 154 is followed by a sub-step 156 of rejecting the selected candidate value. The adjustment parameter 0 then retains its previous value.
Si le résidu de recalage observé r°bs est inférieur ou égal à la somme du résidu de recalage attendu rexp avec le seuil <5, c’est-à-dire si l’inégalité est vérifiée,
Figure imgf000030_0004
alors la sous-étape 154 est suivie d’une sous-étape 158 de comparaison de la valeur de précision σθn associée à la valeur candidate sélectionnée avec une valeur de précision σθ0 associée à une valeur courante du paramètre de recalage 0. On notera que, compte-tenu de l’algorithme de sélection de la valeur candidate, valeur de précision σθn associée à la valeur candidate sélectionnée est égale à la première valeur de précision σθ1 décrite ci-dessus.
If the observed registration residue r° bs is less than or equal to the sum of the expected registration residue r exp with the threshold <5, that is to say if the inequality is verified,
Figure imgf000030_0004
then sub-step 154 is followed by a sub-step 158 of comparing the precision value σ θn associated with the selected candidate value with a precision value σ θ0 associated with a current value of the registration parameter 0. Note that, taking into account the candidate value selection algorithm, precision value σ θn associated with the selected candidate value is equal to the first precision value σ θ1 described above.
Plus précisément, la sous-étape 158 comprend la comparaison de la valeur de précision σθn associée à la valeur candidate sélectionnée avec la valeur de précision σθo associée à la valeur courante du paramètre de recalage 0 augmentée d’une valeur de dérive temporelle proportionnelle au temps écoulé entre la détermination de la valeur candidate sélectionnée et la détermination de la valeur courante du paramètre de recalage de cap 0. Cette valeur de dérive temporelle est typiquement égale à (tn - t0) x b, où : tn est un instant représentatif des instants de détermination {tk}k pris en considération pour la détermination de la valeur candidate sélectionnée, t0 est un instant représentatif des instants de détermination {tk}k pris en considération pour la détermination de la valeur courante du paramètre de recalage de cap 0, et b est une constante prédéfinie représentant une valeur typique de biais du gyromètre 40. More precisely, substep 158 comprises the comparison of the precision value σ θn associated with the selected candidate value with the precision value σ θo associated with the current value of the adjustment parameter 0 increased by a proportional time drift value to the time elapsed between the determination of the selected candidate value and the determination of the current value of the heading adjustment parameter 0. This time drift value is typically equal to (t n - t 0 ) xb, where: t n is a instant representative of the determination instants {t k }k taken into consideration for determining the selected candidate value, t 0 is an instant representative of the determination instants {t k }k taken into consideration for determining the current value of the parameter heading adjustment 0, and b is a predefined constant representing a typical bias value of the gyrometer 40.
Chacun des instants t0, tn est par exemple constitué par la moyenne des instants de détermination {tk}k pris en considération pour la détermination de la valeur candidate sélectionnée, respectivement pour la détermination de la valeur courante du paramètre de recalage de cap 0. En variante, chacun des instants t0, tn est par exemple constitué par l’instant de détermination tk le plus récent pris en considération pour la détermination de la valeur candidate sélectionnée, respectivement pour la détermination de la valeur courante du paramètre de recalage de cap 0. Each of the instants t 0 , t n is for example constituted by the average of the determination instants {t k }k taken into consideration for the determination of the candidate value selected, respectively for the determination of the current value of the heading adjustment parameter 0. Alternatively, each of the instants t 0 , t n is for example constituted by the most recent determination instant t k taken into consideration for the determination of the selected candidate value, respectively for determining the current value of the heading adjustment parameter 0.
Dans le cas où la sous-étape 158 est mise en oeuvre pour la première fois depuis le démarrage du système de navigation à l’estime 22, la valeur de précision σθ0 associée à la valeur courante du paramètre de recalage 0 est de préférence infinie. In the case where substep 158 is implemented for the first time since the start of the dead reckoning navigation system 22, the precision value σ θ0 associated with the current value of the adjustment parameter 0 is preferably infinite .
La sous-étape 158 est suivie d’une sous-étape 160 de détermination d’une valeur future du paramètre de recalage 0 en fonction du résultat de la comparaison 158. Cette valeur future est typiquement fonction de la valeur candidate et de la valeur courante. Sub-step 158 is followed by a sub-step 160 of determining a future value of the adjustment parameter 0 as a function of the result of the comparison 158. This future value is typically a function of the candidate value and the current value .
Par exemple, si la valeur de précision σθn associée à la valeur candidate sélectionnée est supérieure ou égale à la valeur de précision σθ0 associée à la valeur courante augmentée de la valeur de dérive temporelle, c’est-à-dire si l’inégalité suivante est vérifiée : σθn >
Figure imgf000031_0002
, alors la valeur future est égale à la valeur courante, et si en revanche la valeur de précision σθn associée à la valeur candidate sélectionnée est strictement inférieure à la valeur de précision σθ0 associée à la valeur courante augmentée de la valeur de dérive temporelle, c’est-à-dire si l’inégalité suivante est vérifiée : σθn < σθ0 + (tn - t0) x b, alors la valeur future est égale à la valeur candidate sélectionnée.
For example, if the precision value σ θn associated with the selected candidate value is greater than or equal to the precision value σ θ0 associated with the current value increased by the temporal drift value, that is to say if the following inequality is verified: σ θn >
Figure imgf000031_0002
, then the future value is equal to the current value, and if on the other hand the precision value σ θn associated with the selected candidate value is strictly less than the precision value σ θ0 associated with the current value increased by the temporal drift value , that is, if the following inequality is verified: σ θn < σ θ0 + (t n - t 0 ) xb, then the future value is equal to the selected candidate value.
En variante, la valeur future est égale à une combinaison de la valeur candidate sélectionnée et de la valeur courante fonction du rapport entre la valeur de précision σθn associée à la valeur candidate sélectionnée et la valeur de précision σθ0 associée à la valeur courante augmentée de la valeur de dérive temporelle, typiquement par application d’un filtre de Kalman ou d’une fusion bayésienne. Par exemple la valeur future est égale à
Figure imgf000031_0001
Alternatively, the future value is equal to a combination of the selected candidate value and the current value depending on the ratio between the precision value σ θn associated with the selected candidate value and the precision value σ θ0 associated with the increased current value of the temporal drift value, typically by application of a Kalman filter or a Bayesian fusion. For example the future value is equal to
Figure imgf000031_0001
0n est la valeur candidate sélectionnée, σθn est la valeur de précision associée à ladite valeur candidate sélectionnée, 0o est la valeur courante du paramètre de recalage de cap 0, et σθo est la valeur de précision associée à ladite valeur courante. 0 n is the selected candidate value, σ θn is the precision value associated with said selected candidate value, 0o is the current value of the heading adjustment parameter 0, and σ θo is the precision value associated with said current value.
Cette sous-étape 160 vient conclure l’étape 124 de déduction du paramètre de recalage de cap 0. This sub-step 160 concludes step 124 of deducing the heading adjustment parameter 0.
De retour à la Figure 5, l’étape 124 est suivie d’une étape 126 d’ajustement du cap évalué. Lors de cette étape 126, le système de navigation à l’estime 22 ajuste le cap estimé en appliquant le paramètre de recalage en cap
Figure imgf000031_0003
Cette étape 126 vient conclure l’étape 107 de recalage en cap.
Returning to Figure 5, step 124 is followed by a step 126 of adjusting the evaluated heading. During this step 126, the dead reckoning navigation system 22 adjusts the estimated heading by applying the heading adjustment parameter
Figure imgf000031_0003
This step 126 concludes the heading adjustment step 107.
De retour à la Figure A, les étapes de recalage en position 106 et de recalage en cap 107 sont suivies d’une étape 109 de calcul d’une position du piéton 12 par le système de navigation à l’estime 22. Lors de cette étape 109, le système de navigation à l’estime 22 applique les paramètres de recalage en cap et en position pour déterminer la position du piéton 12 dans le repère prédéterminé. Cette position est déterminée par la formule suivante :
Figure imgf000032_0001
où : est une position du piéton 12 dans le repère prédéterminé calculée par le système de navigation à l’estime 22, v(t) est la position du piéton 12 dans le repère arbitraire estimée par le système de navigation à l’estime 22, θ est le paramètre de recalage de cap,
Returning to Figure A, the steps of resetting in position 106 and resetting in heading 107 are followed by a step 109 of calculating a position of the pedestrian 12 by the dead reckoning navigation system 22. During this step 109, the dead reckoning navigation system 22 applies the heading and position adjustment parameters to determine the position of the pedestrian 12 in the predetermined benchmark. This position is determined by the following formula:
Figure imgf000032_0001
where: is a position of the pedestrian 12 in the predetermined landmark calculated by the dead reckoning navigation system 22, v(t) is the position of the pedestrian 12 in the arbitrary landmark estimated by the dead reckoning navigation system 22, θ is the heading adjustment parameter,
R(θ)T est la matrice de rotation représentative de la modification de l'orientation par application de l’inverse du paramètre de recalage de cap, et Δ est le paramètre de recalage de position. R(θ) T is the rotation matrix representative of the modification of the orientation by application of the inverse of the heading adjustment parameter, and Δ is the position adjustment parameter.
Le procédé 100 boucle ensuite sur l’étape 109 de manière à permettre une actualisation continue de la position calculée x(t). The method 100 then loops to step 109 so as to allow continuous updating of the calculated position x(t).
En parallèle, le procédé 100 revient à l’étape 104, de sorte à permettre une mise à jour continue des paramètres de recalage en cap 0 et en position A à chaque passage du piéton 12 à proximité des balises 54. In parallel, the method 100 returns to step 104, so as to allow continuous updating of the adjustment parameters in heading 0 and in position A each time pedestrian 12 passes near the beacons 54.
Grâce à l’exemple de réalisation décrit ci-dessus, il est ainsi possible de suivre avec précision, de manière simple et économique, le déplacement de personnes à l’intérieur d’un bâtiment. Cet objectif est en effet atteint grâce à l’infrastructure 18 particulièrement légère qu’il suffit de déployer et aux boîtiers de localisation 16 particulièrement simple dont il suffit d’équiper les personnes à suivre. Les capteurs de mouvement 30 équipant ces boîtiers 16 n’ont pas besoin d’être très précis puisque le système de navigation à l’estime pourra être recalé régulièrement à chaque fois qu’une personne passera à proximité de l’infrastructure 18. Thanks to the example of implementation described above, it is thus possible to precisely follow, in a simple and economical manner, the movement of people inside a building. This objective is in fact achieved thanks to the particularly light infrastructure 18 which simply needs to be deployed and the particularly simple location boxes 16 with which the people to be tracked only need to be equipped. The motion sensors 30 equipping these boxes 16 do not need to be very precise since the dead reckoning navigation system can be reset regularly each time a person passes near the infrastructure 18.
En particulier, l’utilisation de la technologie UWB pour le système de positionnement relatif 24 est particulièrement avantageuse car elle permet, grâce au faible niveau d’erreur de la localisation UWB, d’obtenir un recalage très précis pour une faible étendue de déplacement. Elle permet donc de réduire très fortement les besoins en infrastructure. Elle est en outre totalement transparente pour le piéton 12, qui n’a pas à accomplir de tâche spéciale pour s’assurer du recalage de son boîtier de localisation 16. In particular, the use of UWB technology for the relative positioning system 24 is particularly advantageous because it allows, thanks to the low level of error of UWB localization, to obtain very precise registration for a small range of movement. It therefore makes it possible to significantly reduce infrastructure requirements. It is also completely transparent for the pedestrian 12, who does not have to perform any special task to ensure the alignment of his location box 16.

Claims

Revendications Procédé de recalage d’attitude (107) pour recaler une attitude fournie par un système de navigation à l’estime (22), le procédé de recalage d’attitude (107) comprenant les étapes suivantes : estimation (116), par le système de navigation à l’estime (22), pour chacun d’une pluralité d’instants de détermination compris dans un intervalle de déplacement durant lequel le système de navigation à l’estime (22) se déplace suivant une trajectoire de déplacement, d’une position estimée du système de navigation à l’estime (22) dans un repère fixe arbitraire audit instant de détermination, obtention (114), pour chaque instant de détermination, d’une position évaluée du système de navigation à l’estime (22) audit instant de détermination dans un repère fixe prédéterminé, ladite position évaluée ayant été évaluée par un système de positionnement relatif (24), et déduction (124) d’au moins un paramètre de recalage d’attitude par minimisation d’une fonction de coût comparant les positions évaluées aux positions estimées corrigées au moyen du ou de chaque paramètre de recalage. Procédé de recalage d’attitude (107) selon la revendication 1 , dans lequel le système de navigation à l’estime (22) est porté par un piéton (12), le système de système de navigation à l’estime (22) étant de préférence attaché à un pied ou à une cheville du piéton (12). Procédé de recalage d’attitude (107) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le système de navigation à l’estime (22) comporte un capteur de mouvement (30) pour mesurer un mouvement du système de navigation à l’estime (22) et une unité de traitement (32) pour déduire du mouvement mesuré une attitude et une position du système de navigation à l’estime (22). Procédé de recalage d’attitude (107) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de positionnement relatif (24) est choisi parmi : un système de multi-angulation, un système de multi-latération, un système de mise en correspondance de carte et un système de positionnement visuel, le système de positionnement relatif (24) comprenant de préférence un dispositif de télémétrie sur bande ultralarge. Procédé de recalage d’attitude (107) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le repère fixe arbitraire et le repère fixe prédéterminé partagent un axe commun, un paramètre de recalage d’attitude étant constitué par un paramètre, de préférence un angle, de modification d’orientation par rotation autour dudit axe commun. Procédé de recalage d’attitude (107) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fonction de coût est représentative d’un écart géométrique moyen entre les positions évaluées et les positions estimées après application aux positions évaluées ou estimées d’une transformation géométrique comprenant une rotation et, de préférence, une translation. Procédé de recalage d’attitude (107) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de déduction du paramètre de recalage comprend le calcul (130) d’une valeur candidate pour le paramètre de recalage, l’évaluation (132) d’une valeur de précision de ladite valeur candidate, la comparaison (158) de ladite valeur de précision avec une valeur de précision antérieure associée à un précédent paramètre de recalage, et la détermination (160) du paramètre de recalage en fonction du résultat de la comparaison (158), le paramètre de recalage dépendant de la valeur candidate et du précédent paramètre de recalage. Procédé de recalage d’attitude (107) selon la revendication 7, dans lequel la valeur de précision est fonction d’incertitudes sur les positions estimées et les positions évaluées et/ou d’un écart géométrique moyen entre les positions évaluées et les positions estimées après application de la valeur candidate du paramètre de recalage. Procédé de recalage d’attitude (107) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la déduction (124) du paramètre de recalage comprend les sous-étapes suivantes : a) calcul (130) d’une première valeur candidate pour le paramètre de recalage par minimisation d’une fonction de coût comparant les positions évaluées pour N instants de détermination aux positions estimées pour lesdits N instants de détermination corrigées au moyen du paramètre de recalage, b) calcul (132) d’une première valeur de précision associée à ladite première valeur candidate, c) calcul (134) d’une deuxième valeur candidate pour le paramètre de recalage par minimisation d’une fonction de coût comparant les positions évaluées pour N-1 instants de détermination, correspondant auxdits N instants de détermination moins l’instant de détermination le plus ancien, aux positions estimées pour lesdits N-1 instants de détermination corrigées au moyen du ou de chaque paramètre de recalage, d) calcul (136) d’une deuxième valeur de précision associée à ladite deuxième valeur candidate, e) comparaison (1 0) des première et deuxième valeurs de précision, et f) sélection (142) de la première valeur candidate lorsque la première valeur de précision reflète la meilleure précision. : Procédé de recalage d’attitude (107) selon la revendication 9 dans lequel, lorsque la valeur de précision reflétant la meilleure précision est constituée par la deuxième valeur de précision, la déduction (124) du paramètre de recalage comprend les sous- étapes supplémentaires suivantes : suppression (144) de la position évaluée et de la position estimée pour l’instant de détermination le plus ancien, et répétition des sous-étapes a) à e) avec un nombre N réduit de 1 . Procédé (100) de localisation d’un objet (12) dans un espace prédéfini (14), l’objet (12) portant un système de navigation à l’estime (22), le procédé (100) comprenant les étapes suivantes : démarrage (102) du système de navigation à l’estime (22), recalage en attitude (107) du système de navigation à l’estime (22) à l’aide d’un système de positionnement relatif (24) comprenant une infrastructure (18) installée au niveau d’un point d’accès (19) à l’espace prédéfini (14), de manière à obtenir un paramètre de recalage d’attitude, ledit recalage en attitude (107) mettant en oeuvre un procédé de recalage en attitude selon l’une quelconque des revendications précédentes, recalage en position (106) du système de navigation à l’estime (22) à l’aide d’un système de positionnement relatif (24) comprenant une infrastructure (18) installée au niveau dudit point d’accès (19) à l’espace prédéfini (14), de manière à obtenir un paramètre de recalage de position, et calcul (109), par le système de navigation à l’estime (22), au moyen du paramètre de recalage en attitude et du paramètre de recalage en position, d’une position calculée du système de navigation à l’estime (22) dans le repère prédéterminé. Procédé de localisation (100) selon la revendication 11 , dans lequel l’infrastructure (18) est embarquée à bord d’un véhicule lui-même équipé d'un système de localisation et d'orientation permettant de calculer la position de l’infrastructure (18) dans le repère prédéterminé. Système de navigation à l’estime (22) comportant un capteur de mouvement (30) pour mesurer un mouvement du système de navigation à l’estime (22) et une unité de traitement (32) pour déduire du mouvement mesuré une attitude et une position du système de navigation à l’estime (22) dans un repère fixe, l’unité de traitement étant configurée pour mettre en oeuvre un procédé de recalage d’attitude (107) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 pour recaler ladite attitude. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé de recalage d’attitude (107) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 lorsque ledit programme est exécuté par un processeur. Moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel est enregistré un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé de recalage d’attitude (107) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10. Claims Attitude resetting method (107) for resetting an attitude provided by a dead reckoning navigation system (22), the attitude resetting method (107) comprising the following steps: estimation (116), by the dead reckoning navigation system (22), for each of a plurality of determination instants included in a movement interval during which the dead reckoning navigation system (22) moves along a movement trajectory, d 'an estimated position of the dead reckoning navigation system (22) in an arbitrary fixed reference at said instant of determination, obtaining (114), for each instant of determination, an evaluated position of the dead reckoning navigation system ( 22) said instant of determination in a predetermined fixed reference frame, said evaluated position having been evaluated by a relative positioning system (24), and deduction (124) of at least one attitude adjustment parameter by minimization of a function cost comparing the evaluated positions to the estimated positions corrected using the or each adjustment parameter. Attitude adjustment method (107) according to claim 1, in which the dead reckoning navigation system (22) is carried by a pedestrian (12), the dead reckoning navigation system system (22) being preferably attached to a foot or ankle of the pedestrian (12). Attitude adjustment method (107) according to claim 1 or 2, wherein the dead reckoning navigation system (22) comprises a motion sensor (30) for measuring a movement of the dead reckoning navigation system ( 22) and a processing unit (32) for deducing from the measured movement an attitude and a position of the dead reckoning navigation system (22). Attitude registration method (107) according to any one of the preceding claims, in which the relative positioning system (24) is chosen from: a multi-angulation system, a multi-lateration system, a system map matching system and a visual positioning system, the relative positioning system (24) preferably comprising an ultra-wideband telemetry device. Attitude resetting method (107) according to any one of the preceding claims, in which the arbitrary fixed reference and the predetermined fixed reference share a common axis, an attitude resetting parameter being constituted by a parameter, preferably a angle, modification of orientation by rotation around said common axis. Attitude adjustment method (107) according to any one of the preceding claims, in which the cost function is representative of an average geometric difference between the evaluated positions and the estimated positions after application to the evaluated or estimated positions of a geometric transformation including rotation and, preferably, translation. Attitude resetting method (107) according to any one of the preceding claims, in which the step of deducing the resetting parameter comprises the calculation (130) of a candidate value for the resetting parameter, the evaluation ( 132) of a precision value of said candidate value, comparing (158) said precision value with a previous precision value associated with a previous registration parameter, and determining (160) the registration parameter as a function of the result of the comparison (158), the registration parameter depending on the candidate value and the previous registration parameter. Attitude adjustment method (107) according to claim 7, in which the precision value is a function of uncertainties in the estimated positions and the evaluated positions and/or an average geometric difference between the evaluated positions and the estimated positions after application of the candidate value of the registration parameter. Attitude resetting method (107) according to any one of the preceding claims, in which the deduction (124) of the resetting parameter comprises the following sub-steps: a) calculation (130) of a first candidate value for the adjustment parameter by minimization of a cost function comparing the positions evaluated for N instants of determination at the positions estimated for said N instants of determination corrected by means of the adjustment parameter, b) calculation (132) of a first precision value associated with said first candidate value, c) calculation (134) d 'a second candidate value for the adjustment parameter by minimization of a cost function comparing the positions evaluated for N-1 determination instants, corresponding to said N determination instants minus the oldest determination instant, to the positions estimated for said N-1 determination instants corrected by means of the or each adjustment parameter, d) calculation (136) of a second precision value associated with said second candidate value, e) comparison (1 0) of the first and second values precision, and f) selecting (142) the first candidate value when the first precision value reflects the best precision. : Attitude registration method (107) according to claim 9 in which, when the precision value reflecting the best precision is constituted by the second precision value, the deduction (124) of the registration parameter comprises the additional sub-steps following: deletion (144) of the evaluated position and the estimated position for the oldest determination moment, and repetition of substeps a) to e) with a number N reduced by 1. Method (100) for locating an object (12) in a predefined space (14), the object (12) carrying a dead reckoning navigation system (22), the method (100) comprising the following steps: starting (102) of the dead reckoning navigation system (22), attitude adjustment (107) of the dead reckoning navigation system (22) using a relative positioning system (24) comprising an infrastructure (18) installed at an access point (19) to the predefined space (14), so as to obtain an attitude adjustment parameter, said attitude adjustment (107) implementing a method of attitude resetting according to any one of the preceding claims, position resetting (106) of the dead reckoning navigation system (22) using a relative positioning system (24) comprising an infrastructure (18) installed at said access point (19) to the predefined space (14), so as to obtain a position adjustment parameter, and calculation (109), by the dead reckoning navigation system (22), at means of the attitude adjustment parameter and the position adjustment parameter, of a calculated position of the dead reckoning navigation system (22) in the predetermined reference frame. Location method (100) according to claim 11, in which the infrastructure (18) is on board a vehicle itself equipped with a location and orientation system making it possible to calculate the position of the infrastructure (18) in the predetermined mark. Dead reckoning navigation system (22) comprising a motion sensor (30) for measuring a movement of the dead reckoning navigation system (22) and a processing unit (32) for deducing an attitude and an attitude from the measured movement. position of the dead reckoning navigation system (22) in a fixed reference frame, the processing unit being configured to implement an attitude adjustment method (107) according to any one of claims 1 to 10 to realign said attitude. Computer program product comprising code instructions for executing an attitude registration method (107) according to any one of claims 1 to 10 when said program is executed by a processor. Storage means readable by computer equipment on which is recorded a computer program product comprising code instructions for the execution of an attitude adjustment method (107) according to any one of claims 1 to 10.
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