88 research outputs found
First experimental performances of the repealite based indoor positioning system
No full textInternational audienceA new approach of indoor positioning has recently been proposed: the repealite system. It aims at providing a continuity of the positioning service through the use of GNSS (Global Navigation Satellite Systems) signals, thus leading to a single technological mean, the GNSS receiver, for both outdoors and indoors. A few error sources have to be dealt with in order to reach sub-meter accuracy, among which one has to cite multipath and near-far effects. The goal of this paper is to describe the way we envisaged to reach an indoor sub-meter accuracy and the real implementation of the system. A few positioning results are also provided
Repeater based indoor positioning summary of experimental campaigns of measurements
No full textInternational audienceThe repeater indoor positioning system is based on the use of GNSS so-called repeaters in order to provide GNSS availability indoors through the way of an amplification of the signals received on an outdoor (typically on the roof) antenna or generated by a signal generator. The complete system, already described in previous conferences, uses four repeaters in order to provide a full 3D indoor positioning. The measurements, at the receiver end, are the pseudo-ranges at the instant of transition from one repeater to the next, the transmission being achieved through a sequential scheme (only one repeater transmitting at any given time). This approach implements a sort of "time differential" approach that provides a good positioning accuracy. The multipath problem is dealt with through the use of the SMICL (Short Multipath Insensitive Code Loop) design, already fully described in previous papers. In addition regulations tend to be provided for both repeaters and pseudolites and must be taken into account. The complete system, including both the infrastructure to be deployed and the various algorithms required at the receiver end (mainly the tracking loops), has been implemented in such a way it is possible to test and evaluate the indoor positioning in all desired environments. Thus, measurement campaigns were performed in Italy and in France in various indoor environments including large halls, classrooms, amphitheatre and car parks. Various receivers were also tested with different receiving bandwidth, ranging from 2 to 30 MHz, using either a standard Delay Locked Loop or the above mentioned SMICL approach. Results are provided concerning of course the accuracy of the achieved positioning, but also a full comparison of the performance of the receivers and associated data processing. All these results are also presented for the various tested environment
Etude de systèmes de positionnement en intérieur utilisant des mesures de phase du code ou de phase de la porteuse de signaux de navigation par satellites
No full textThe thesis proposes the study of systems of local constellations for positioning indoors.In this context, it appears that indirect paths disturb the measurement of time delay between the transmitter antenna and receiver antenna. The Near-Far problem between signals, a CDMA interference phenomenon, is exacerbated because of the short distances and variations in received power. The thesis provides answers to these two issues.For indirect multipath we propose to use carrier phase measurements. It must then solve the problem of ambiguity on these measurements. A method without carrying out a differential technique is proposed: a tracking loop insensitive to indirect routes: the SMICL. For the Near-Far problem, we have developed three approaches. One approach uses sequences of maximum length and significantly reduces its influence. A second method, called the Double Transmission Technique (DTT), can completely remove the interference for a pair of transmitters when their respective Doppler are equal. We have studied the case where different Doppler and developed an improved version of the DTT, the DTT extended to the carrier, which eliminates the influence of the Doppler. We also showed that this may also be applied to a fixed transmitter in the presence of a constellation of satellites. A third method, called DTT maximum, again uses a maximum length sequence to extend the method to the case DTT in the presence of several transmitters.La thèse propose l’étude de systèmes de constellations locales permettant le positionnement dans des milieux difficiles. Dans ce contexte, il apparaît que les trajets indirects perturbent la mesure du temps de propagation entre l’antenne de l’émetteur et l’antenne du récepteur. L’éblouissement entre les signaux, phénomène d’interférence du CDMA, est exacerbé à cause des distances courtes et des variations de puissance de réception. La thèse apporte des réponses à ces deux problématiques. Pour les trajets indirects nous proposons d’utiliser les mesures de phase de la porteuse qui y sont moins sensibles. Il faut alors solutionner le problème de l’ambiguïté entière sur ces mesures. Une méthode le permet sans avoir recours à une technique différentielle en utilisant une boucle de poursuite insensible aux trajets indirects : la SMICL. Pour l’éblouissement, nous avons développé trois approches. L’une d’elle utilise les séquences de longueurs maximales et permet de réduire notablement son importance. Une deuxième méthode, baptisé Technique de la Double Emission (TDE), permet de supprimer intégralement ces interférences pour une paire d’émetteurs lorsque leurs Doppler respectifs sont égaux. Nous avons étudié le cas où les Doppler sont différents et mis au point une version améliorée de la TDE, la TDE étendue à la porteuse, qui permet de supprimer les influences du Doppler. Nous avons également montré que cette dernière peut s’appliquer à un émetteur fixe en présence d’une constellation de satellites. Une troisième méthode, appelée TDE maximale, utilise à nouveau une séquence de longueur maximale pour étendre la méthode TDE au cas de plusieurs émetteurs en présence
Study of indoor positioning systems using code phase measurments or carrier phase measurments of navigation satellites signals
No full textLa thèse propose l’étude de systèmes de constellations locales permettant le positionnement dans des milieux difficiles. Dans ce contexte, il apparaît que les trajets indirects perturbent la mesure du temps de propagation entre l’antenne de l’émetteur et l’antenne du récepteur. L’éblouissement entre les signaux, phénomène d’interférence du CDMA, est exacerbé à cause des distances courtes et des variations de puissance de réception. La thèse apporte des réponses à ces deux problématiques. Pour les trajets indirects nous proposons d’utiliser les mesures de phase de la porteuse qui y sont moins sensibles. Il faut alors solutionner le problème de l’ambiguïté entière sur ces mesures. Une méthode le permet sans avoir recours à une technique différentielle en utilisant une boucle de poursuite insensible aux trajets indirects : la SMICL. Pour l’éblouissement, nous avons développé trois approches. L’une d’elle utilise les séquences de longueurs maximales et permet de réduire notablement son importance. Une deuxième méthode, baptisé Technique de la Double Emission (TDE), permet de supprimer intégralement ces interférences pour une paire d’émetteurs lorsque leurs Doppler respectifs sont égaux. Nous avons étudié le cas où les Doppler sont différents et mis au point une version améliorée de la TDE, la TDE étendue à la porteuse, qui permet de supprimer les influences du Doppler. Nous avons également montré que cette dernière peut s’appliquer à un émetteur fixe en présence d’une constellation de satellites. Une troisième méthode, appelée TDE maximale, utilise à nouveau une séquence de longueur maximale pour étendre la méthode TDE au cas de plusieurs émetteurs en présence.The thesis proposes the study of systems of local constellations for positioning indoors.In this context, it appears that indirect paths disturb the measurement of time delay between the transmitter antenna and receiver antenna. The Near-Far problem between signals, a CDMA interference phenomenon, is exacerbated because of the short distances and variations in received power. The thesis provides answers to these two issues.For indirect multipath we propose to use carrier phase measurements. It must then solve the problem of ambiguity on these measurements. A method without carrying out a differential technique is proposed: a tracking loop insensitive to indirect routes: the SMICL. For the Near-Far problem, we have developed three approaches. One approach uses sequences of maximum length and significantly reduces its influence. A second method, called the Double Transmission Technique (DTT), can completely remove the interference for a pair of transmitters when their respective Doppler are equal. We have studied the case where different Doppler and developed an improved version of the DTT, the DTT extended to the carrier, which eliminates the influence of the Doppler. We also showed that this may also be applied to a fixed transmitter in the presence of a constellation of satellites. A third method, called DTT maximum, again uses a maximum length sequence to extend the method to the case DTT in the presence of several transmitters
DIGUE : GNSS interference detection for autonomous UAV
No full textLa présente étude s'inscrit dans le domaine des interférences GNSS, en particulier les interférences de leurrage. Le leurrage consiste à induire une fausse position à un récepteur, c'est-à-dire une position différente de celle où il localisé. Cette étude consiste à proposer une approche de détection d'interférences de leurrage pour drone autonome utilisant les données directement issues des récepteurs. En réalisant un état de l'art des méthodes de détection de leurrage, le contrôle du biais d'horloge est apparu comme une approche potentielle. Une modélisation numérique d'une attaque de leurrage sur un récepteur a mis en évidence que le biais d'horloge présente des sauts lorsqu'il passe de la constellation GNSS à la constellation du leurre. En reproduisant cette attaque sur des récepteurs commerciaux utilisant de vrais signaux, le biais d'horloge présente des sauts plus importants que prévus par le modèle, et dans certains cas sur la dérive du biais également. Ces sauts ont été observés sur différents scénarios d'attaque plus ou moins subtiles, cependant l'amplitude de ces sauts semble aléatoire.Pour aller plus loin que la simple détection de leurrage, une approche utilisant une formation de drones communicants a été proposée dans le but de faire une estimation de la localisation du leurre. Cette méthode est basée sur un protocole de déplacement permettant à la formation de délimiter une zone de l'espace où le leurre est supposé être localisé. Le protocole actuel n'est pas encore complètement abouti mais il offre déjà une base prometteuse.L'étude du comportement du biais d'horloge a permis de mettre en évidence son intérêt dans une stratégie de détection de leurrage GNSS. A partir de ce constat, de futurs travaux pourront être menés sur le développement et l'implémentation sur un drone volant d'un algorithme de détection basé sur le contrôle du biais d'horloge. L'étude de l'utilisation d'une formation de drone pour la localisation d'un leurre a permis de poser les bases d'une solution prometteuse. De futurs travaux peuvent être menés afin de compléter le protocole de déplacement et de valider son efficacité face à différents types de leurres.This study is part of the field of GNSS interference detection, in particular spoofing interferences. Spoofing consist in inducing a false position to a receiver, i.e a position different from the receiver's true position. The study's aim is to propose an approach for detecting spoofing interferences on an autonomous UAV using data directly available on the receivers. With the study of the state of the art of spoofing detection methods, the monitoring of the clock bias seemed like a potential method. A numerical modeling of a spoofing attack on a receiver showed that the clock bias undergoes jumps when it switch from the GNSS constellation to the spoofing constellation. By replicating this attack on a commercial receivers using real signals, the clock bias shows higher jumps than expected by the model and in some cases the clock drift also show some jumps. These jumps have been observed on different more or less subtle attack scenarios, however the amplitude of the jumps seems random.To go further than the simple spoofing detection, an approach using a communicating drone formation has been proposed. This method is based on a movement protocol allowing to delimit a space area where the spoofer is supposed to be located. The current protocol is not yet fully completed but it offers a promising basis.The study of the behavior of the clock bias highlighted its interest in a GNSS spoofing detection strategy. Based on this observation, further work could be carried out on the development and implementation on a UAV of a detection algorithm based on the monitoring of the clock bias. The study of the use of a drone formation for the localization of a spoofer led to the basis of a promising solution. Further work could be carried out in order to complete the movement protocol and to validate its efficiency against different types of spoofers
Systèmes de localisation en milieu contraint et de leurre GNSS
No full textLa géolocalisation en milieu contraint (ou indoor) constitue une problématique scientifique à part entière. Elle se distingue de la localisation à l'extérieur, pour laquelle le GPS et les GNSS en général sont dominants, par des approches d'une très grande diversité technique et technologique. Une partie de ces approches sont présentées à travers des travaux réalisés depuis une quinzaine d'années dans ce domaine. Puis, on montre comment ces travaux ont permis l'articulation vers une thématique de recherche en lien avec la sécurité et l'intégrité de la géolocalisation autour du problème des leurres GNSS qui, lorsqu'ils sont déployés, ont pour objectif de fausser le calcul de position. Le manuscrit présente comment une dizaine d'années de travaux forge un parcours d'enseignant-chercheur et les réflexions qu'il y a ainsi développées
Systemic interference mitigation with a combined repeater/pseudolite approach for indoor positioning
No full textInternational audienceIndoor positioning is a very challenging technical issue. It is also an economical issue in the development of the Location Based Services whose applications have to integrate indoor navigation. In the paper, the proposed approach consists of using kinds of GNSS transponders (called Repealites) deployed as a local GNSS constellation around the considered environment. The idea, first presented in [1]-[2], is to delay the emission in each repealite in such a way that the signals transmitted on each transponder do not theoretically interfere with each other. This means a very light infrastructure deployed since it only consists of an outdoor antenna (or a GNSS signal generator) for the source and cables to provide the transmission of the signal towards the antennas of the local constellation The constellation of Repealites thus obtained has a lower cost than a pseudo-satellite constellation since it does not require synchronization. Moreover, the multipath, second source of error mentioned above, can be mitigated by carrier phase measurement, as it has already been achieved successfully with the pseudolites [3]. However one of the limitation of the pseudolite system remains: the systemic interferences due to the difference of power levels between signals coming from two sources (the so called "near far problem") can be important indoors. So it has to be mitigated. In the pseudolite case, the most common method carried out in order to mitigate the systemic interference consists of pulsed emissions according to techniques developed in [4]. The Repealites give an alternative to pulsed emission: it consists of exploiting the very specific structure of the signal. In the case of the use of a single satellite generator, it is indeed interesting to exploit the fact that the transmitted signal is the same on each repealite of the local constellation. The goal of this paper is to show that accurate indoor positioning (1 to 2 m) can be carried out through code measurement with a very low cost infrastructure, simply by a clever use of the very specific signal structure that delayed transmissions induce
Procédé de localisation d'un récepteur au sein d'un système de positionnement
No full textLa présente invention concerne un procédé de localisation d'au moins un récepteur (2) au sein d'un système de positionnement (1), le système comprenant : - au moins deux générateurs (PL1, PL2), chaque générateur émettant sur une même porteuse au moins deux signaux ayant chacun un code différent, et - un récepteur (2) configuré pour détecter les signaux émis par les générateurs (PL1, PL2), procédé dans lequel : - le récepteur (2) mesure, pour chacun des générateurs (PL1, PL2), la différence de phase (δφj ) entre les deux signaux émis par le générateur (PLj), et - en fonction de ces mesures de différence de phase (δφj), on calcule au moins une grandeur géométrique représentative de la position (xr, yr) du récepteur (2) par rapport aux générateurs (PL1, PL2), afin de localiser le récepteur (2) au sein du système de positionnement (1
Specific study of delta range positioning: indoor positioning algorithm with difference of distance measurements
No full textInternational audienceThere are several ways to carry out positioning in difficult environment like indoors. Most of those methods use physical measurements from a beacon (radio, sound or light). One way consists of acquiring a propagation time of a signal or a variation of a propagation time to get a distance or a distance variation between the beacon and the antenna that we want to position. We can use radar, radio beacons (like pseudolites or any kind of equivalent networks) Ultra Wide Band of ultrasound beacons. The ultimate issue consists of obtaining the better positioning in terms of accuracy with physical measurements that are equivalent to distance measurements. The purpose of this article is to study an algorithm that allows carrying out absolute indoor positioning with distance variation measurements. In a prévious paper, we had presented an algorithm that is adapted from the least-square algorithm used by the GNSS receivers. In the present paper we are discussing about the limitations of the algorithm and we propose a method to study these limitations in detail. Finally we carry out the algorithm to stydy its performance from real measurement
Delta range positioning assisted with satellites
No full textInternational audienceWe know that real global positioning, i.e. in all environments, has been a scientific challenge for several years. The Global Positioning System (GPS) launched the impulse with its democratization in the 2000s: geographical position has gradually become a constituent element of modern digital devices available to general public. Integrating a GPS chip into smartphones was only one step. The rise of the Internet Of Thing announced by the deployment of 5G reinforces this trend. Indeed, more and more connected objects will be present and many of their applications need the geographical position. In this context, satellite signals play a key role in calculating position, especially outdoors using the GPS function. In more challenging environments, or when the need for ac-curacy becomes crucial, these signals can be used alone or in conjunction with others (or other physical measurements). The recent deployment of several con-stellations of what are now called the Global Navigation Satellites Systems (GNSS) further reinforces the presence of these signals, which can therefore be used. The previous works [1-2] focused on a positioning method using the measurements of variations of distances between a mobile receiver device and transmitters (pseudolites) placed in the immediate environment. The same prin-ciples applied with GNSS satellitesgive the displacement vectors with a good accuracy. This allows carrying out positioning assisted with satellite whose re-sults are presented here
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