Afin d’obtenir un positionnement GPS de précision centimétrique, il est important de bien modéliser les erreurs telles que les délais ionosphérique et troposphérique ainsi que les erreurs d’horloge et d’éphémérides. Pour une solution de précision centimétrique utilisant des mesures de phase, il est également important d’être en mesure de détecter et de corriger les sauts de cycle, car ceux-ci introduisent des biais artificiels dans la solution, qui peuvent entraîner des erreurs dans l’estimation des coordonnées. Les sauts de cycle sont causés par la perte de réception des signaux occasionnée par des obstructions entre les satellites et l’antenne. Que ce soit pour un positionnement temporel relatif GPS qui n’utilise qu’un seul récepteur (aucune station de référence) ou en mode relatif conventionnel ou le PPP (Precise Point Positioning), les sauts de cycle obligent l’utilisateur à recommencer la période d’initialisation lorsqu’il reste moins de 4 satellites non obstrués. Le but de ce projet est d’évaluer l’apport d’une méthode pour détecter et corriger les sauts de cycle dans une solution GPS mono-fréquence en utilisant des mesures complémentaires provenant d’un gyro-accéléromètre. Le modèle utilisé lors des tests est le AHRS400CC-100 de la compagnie CrossBow. Avec cette méthode, il est possible de comparer, pour chaque satellite, la différence d’ ambigüités, calculée à partir des observations GPS et celle prédite à partir de la position calculée avec les mesures du gyro-accéléromètre. Dans le cadre de ce projet, plusieurs étapes ont dû être réalisées. La première étape était de valider la précision des observations du AHRS400CC-100, puis de quantifier pour chacun de ses capteurs, la marche aléatoire et l’instabilité du biais. Ensuite, d’exploiter les mesures du gyro-accéléromètre afin de calculer une solution de navigation, et d’identifier les limites de précision de l’instrument en mode statique et cinématique. La dernière étape était de combiner la solution de navigation du gyro-accéléromètre à celle du GPS pour évaluer pendant combien de temps le gyro-accéléromètre maintient un positionnement avec suffisamment de précision pour détecter et corriger un saut de cycle. Les résultats ont démontré que des sauts de cycle pourraient être détectés et corrigés instantanément après une coupure du signal GPS d’une durée de 10 secondes pour un positionnement statique et pouvant atteindre 5 secondes en mode cinématique dans des conditions idéales sinon 1 à 2 secondes. Pour augmenter l’efficacité de l’application de détection et de correction de sauts de cycle, l’implémentation d’un filtre de Kalman pour effectuer la fusion des observations GPS et du gyro-accéléromètre pourrait être réalisée dans le cadre de travaux futurs. / In order to achieve centimetre precision using GPS, one must use the carrier phase measurements. It is also important to minimise the impact of the many errors that affect GPS measurements: ionosphere and tropospheric delays, orbit and clocks errors. Another essential part of a precise GPS measurement, is the detection and correction of cycle slips. These slips, caused by the interruption of the GPS signal, introduce artificial biases in the measurement that result in erroneous coordinate estimates. For different GPS solution such as Real Time Kinematic (RTK), Time Relative positioning (TRP) or Precise Point positioning (PPP), to correct cycle slips, the user must restart the initialisation process. In this research, a method to detect and correct cycle slip in monofrequence GPS solution is explored. This methode uses inertial data provided by an attitude and heading reference system (AHRS). The model that is used here is Crossbow’s AHRS400CC-100. With this method, it is possible to compare, for each observed satellite, the ambiguity difference between the ambiguity values calculated from GPS observations and those predicted by the navigation solution calculated from the AHRS observations. It is effective to integrate AHRS to GPS. An AHRS can potentially be used for cycle slip detection and fixing. Using the AHRS measurements, one can achieve centimetre level precision for short periods of time. This method of positioning can be used during GPS signal loss to maintain the navigation solution. Once the GPS signal is retrieved, it is possible to compare the ambiguity difference between satellite line of view vector of each satellite calculated using GPS observations and satellite line of view vector calculated from the last AHRS position GPS observations. For this research project, the initial task was to validate the precision of the AHRS400CC-100 observations, and to quantify random walk error and bias instability for each of the instruments sensors using static data sets. The next task was to use the AHRS measurements to calculate a navigation solution and to identify the instruments limitations of position precision using static and kinematic data. The last task was to combine AHRS and GPS observations, to obtain an integrated navigation solution. Once the solution implemented, simulated data gaps were added to the data set in order to evaluate the maximum duration of GPS data loss after which it is possible to detect and correct GPS cycle slips using the autonomous AHRS navigation solution. According to the results of the experiments using the method proposed in this paper, AHRS positioning appears to maintain adequate precision for cycle slip detection and fixing for up to 10 seconds for static positioning and up to 5 seconds for kinematic positioning in ideal conditions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/25297 |
| Date | 20 April 2018 |
| Creators | Hickey, Jean-René |
| Contributors | Santerre, Rock |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | mémoire de maîtrise, COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (xvii, 128 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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