Une des principales limitations du positionnement GPS est que la composante verticale est généralement 2 à 3 fois moins précise que la composante horizontale. Pour des applications de haute précision, il est possible d'atteindre, par méthode GPS en mode relatif, des précisions de l'ordre de quelques millimètres en composante horizontale mais non pas en composante verticale. Cependant, plusieurs applications, telles que l'auscultation de structures d'ingénierie, exigent une précision similaire tant en horizontal qu'en vertical. Par simulations, il a été démontré par (Santerre & Beutler, 1993), qu'il est possible d'améliorer la précision du positionnement vertical en utilisant un récepteur à antennes multiples et un calibrage précis du délai de propagation relatif dans les câbles et circuits électroniques séparant les antennes du récepteur. Cependant, aucune implementation n'avait été faite à ce jour pour prouver le concept. L'objectif principal de ce travail de recherche a donc été de concevoir et d'implémenter un tel système et de démontrer qu'il permet une nette amélioration dans la précision du positionnement vertical. Pour ce faire, le défi principal a été de développer un système permettant simultanément le transport des signaux GPS sur fibres optiques et le calibrage précis du délai de propagation relatif entre ces mêmes fibres en temps réel. Une fois le premier prototype complété et testé, des expériences réalisées sur une poutrelle de calibrage utilisée comme ligne de base de référence démontrent qu'avec le prototype et le système de traitement des données proposé, une nette amélioration dans la précision du positionnement vertical a été observée. Tel que prévu par la théorie et les simulations, une amélioration d'un facteur 2 à 3 a été atteint, permettant ainsi d'obtenir la même précision dans la composante verticale que dans la composante horizontale. Ces résultats, qui représentent une percée importante dans le positionnement GPS de haute précision, permettent ainsi d'envisager le déploiement de ce type de systèmes dans des applications réelles où la même précision dans toutes les composantes tridimensionnelles est essentielle mais n'avait pas pu être atteinte auparavant par positionnement relatif GPS.

La localisation est un problème qui affecte beaucoup d’industries. Comme l’automatisation devient de plus en plus importante, la localisation doit aussi devenir de plus en plus précise pour assurer une bonne efficacité des opérations et pour assurer la sécurité des employés qui vont devoir travailler avec cette automatisation. Notre étude se concentre sur la problématique de la localisation, appliquée à l’industrie forestière. Comme cela demande l’automatisation de machinerie lourde et la manipulation de l’inventaire, il est important d’avoir une localisation précise sur une échelle du décimètre. Une solution possible pour la localisation de précision est via les récepteurs Global Navigation Satellite System (GNSS) Real Time Kinematic (RTK), qui permettent de faire la localisation à une dizaine de centimètres près. Par contre, l’industrie forestière travaille dans des environnements divers qui peuvent causer des difficultés pour ces récepteurs GNSS. Par exemple dans des forêts denses ou près de bâtiments qui peuvent cacher des satellites pour la localisation. Comme l’environnement du récepteur et la qualité de la réception sont mesurables, nous avons aussi développé une méthode permettant de faire une relation entre les deux. Ce mémoire tentera d’expliquer la problématique de l’application et l’analyse de GNSS pour faire la localisation dans des environnements divers. Ensuite, le mémoire va montrer comment les récepteurs GNSS sont affectés par divers environnements en montrant des résultats d’expériences dans ces derniers. Le tout sera démontré dans le chapitre 1 et la section 4.1 Comme l’environnement est important pour estimer son influence sur les receveurs GNSS, la génération de carte 3D est importante. Cette génération est expliquée dans le chapitre 2 et la section 4.2. Une plate-forme de récolte de données que nous avons conçue sera expliquée en grand détail dans le chapitre 3. Ensuite, nous avons fait une estimation de la qualité de la visibilité de satellite avec un article scientifique dans le chapitre 5. Les résultats y montrent que notre méthode obtient une bonne relation entre l’environnement et la performance des récepteurs GNSS. Ces résultats sont tirés d’expériences réalisées dans divers environnements.

La localisation automatique est une fonctionnalité importante des systèmes de cartographie mobiles (Mobile Mapping Systems, MMS). La présente thèse présente des solutions complémentaires aux méthodes de localisation utilisées actuellement dans un système MMS terrestre, qui utilise des récepteurs GPS et des centrales à inertie (Inertial Measurement Units, IMU). Un post-traitement, par lissage des données, permet d'améliorer les cartes 3D générées par un MMS. Cette approche est cependant insuffisante pour corriger les erreurs à variations lentes des capteurs. La présente thèse propose une technique de localisation alternative, fondée sur des scanners 2D à lasers. La méthode présentée ici, d'odométrie par laser, utilise des repères plans, qui sont fréquents dans les environnements créés par l'Homme : ces repères fixes permettent de déterminer le déplacement opéré par la plateforme mobile. Contrairement à la technique du SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), utilisée pour la navigation des robots à l'intérieur d'un bâtiment, la transformation 3D est calculée sans avoir recours à une carte préétablie, mais en exploitant des propriétés invariantes des caractéristiques extraites de l'environnement. Nous proposons une approche par "division pour régner" (divide and conquer, D&C) qui simplifie les tâches d'association des repères (data association, DA) et de reconstruction du mouvement.