Article

1 - PRINCIPE DE LA NAVIGATION INERTIELLE

2 - POURQUOI LE COUPLAGE GPS/IRS

3 - ARCHITECTURES D’HYBRIDATION

4 - DÉVELOPPEMENT D'UN CAS : L'HYBRIDATION SERRÉE PAR FILTRAGE DE KALMAN LINÉARISÉ

5 - EXEMPLE D’APPLICATION : POSITIONNEMENT GPSIRS À BORD DES AVIONS COMMERCIAUX

Article de référence | Réf : TE6725 v1

Intégration du GPS avec les systèmes de navigation inertielle

Auteur(s) : Anne-Christine ESCHER

Relu et validé le 11 déc. 2020

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Présentation

RÉSUMÉ

Les signaux émis par les satellites GPS (Global Positioning System) permettent à tout utilisateur équipé du récepteur adéquat de se positionner, n'importe où, sur le globe. Cette navigation ne peut cependant être maintenue quel que soit l'environnement. Les systèmes de navigation inertielle (IRS) permettent eux un positionnement autonome et très précis du porteur, mais cette précision se dégrade en fonction de la qualité des capteurs utilisés. L'intégration des systèmes de navigation GPS et des systèmes de navigation IRS présentent deux intérêts. Elle permet tout d’abord d'améliorer la précision du positionnement, et ensuite, lorsque les signaux GPS ne sont plus disponibles, d’assurer la continuité du positionnement par l'inertie. L’article présente les trois différents types d’architectures de ce couplage, ainsi que des applications.

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ABSTRACT

Integration of the GPS with integrated navigation systems

The signals emitted by GPS satellites (Global Positioning System) enable users equipped with the appropriate receiver to position themselves anywhere on the planet. This navigation cannot however be sustained in every environment. The inertial navigation systems (INSs), on their part, allow for an autonomous and extremely precise positioning of the bearer; however this precision is degraded by the quality of the used receivers. the integration of GPS and INS navigation systems present two advantages. It firstly allows for improving the precision of the positioning and then, where the GPS signals are not available, to ensure the continuity of the positioning via the INS. This article presents the three different types of architecture concerning this coupling, as well as applications.

Auteur(s)

  • Anne-Christine ESCHER : Enseignant-chercheur, laboratoire Traitement du signal pour les télécommunications aéronautiques, École nationale de l'aviation civile

INTRODUCTION

Les systèmes de navigation par satellite, tel le GPS (Global Positioning System), et les systèmes de navigation inertielle présentent de nombreuses complémentarités qui justifient leur intégration.

Les signaux émis par les satellites de la constellation GPS permettent à tout utilisateur équipé du récepteur adéquat de se positionner et de connaître son temps, n'importe où à la surface du globe pourvu qu'il puisse recevoir 4 signaux avec une puissance suffisante. Les avancées en traitement du signal GPS – solutions A-GPS (Assisted GPS) et HSGPS (High Sensitivity GPS) – favorisent l'utilisation du GPS dans des environnements de plus en plus contraints, comme le cœur des villes. Toutefois, elles ne permettent pas d'assurer la continuité de la navigation quel que soit l'environnement.

Les systèmes de navigation inertielle permettent un positionnement autonome du porteur, très précis à court terme. Mais cette précision va se dégrader de plus en plus au cours du temps : la vitesse de cette dérive dépend de la qualité des capteurs utilisés.

Immédiatement nous voyons deux intérêts de l'intégration de ces deux systèmes : elle permet d'améliorer tout d'abord la précision du positionnement, ensuite, lorsque les signaux GPS ne sont plus disponibles, la continuité du positionnement peut être assurée par l'inertie qui aura été recalée.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te6725


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BIBLIOGRAPHIE

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  • (4) - BONIN (G.) -   Système GPS de positionnement par satellite  -  Techniques de l'ingénieur (2001).

  • (5) - Van DYKE (K.L.) -   Use of standalone GPS for approach with vertical Guidance  -  Proceedings of ION NTM 2001, 22-24 Jan 2001, Long Beach, pp. 301-309 (2001).

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  • ...

Thèse

ESCHER (A.-C.) - Apport de l'hybridation GPS/IRS au contrôle d'intégrité des mesures GNSS - Mémoire de thèse, Institut National Polytechnique de Toulouse (2003).

Articles – livres

KUBRAK (D.) - Vehicular navigation using a tight integration of aided-GPS and low-cost MEMS sensors - Proceedings of ION NTM 2006, Monterey, CA (18-20 jan 2006).

SPANGENBERG (M.) - JULIEN (O.) - CALMETTES (V.) - DUCHATEAU (G.) - Urban navigation system for automotive applications using HSGPS, inertial and wheel speed sensors - Proceedings of ENC'GNSS 2008, Toulouse, France (23-25 avril 2008).

GREWAL (M.S.) - ANDREWS (A.P.) - Kalman filtering – Theory and practice - Pentice Hall (1993).

TITTERTON (D.H.) - WESTON (J.L.) - Strapdown inertial navigation Technology - 2nd edition, AIAA & IEE (2004).

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2 Site Internet

Inertial Navigation System Toolbox for Matlab, GPSoft

http://www.gpsoftnav.com

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