Student projects

2009

Automated Processing of GPS/MEMS-IMU Data for Position, Velocity and Attitude Determination

H. Fournier

2009.

This master thesis deals with the problematic of the integration of Global Positioning System (GPS) measurements with inertial data acquired by a Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) Inertial Measurement Units (IMU). This technology is employed for the purposes of sport performances assessment, as it enables reconstructing accurately athletes trajectories. Based on a recent development at the TOPO laboratory at the Swiss Federal Institute of Technology of Lausanne (EPFL), a new software's architecture is proposed to ensure an automated treatment of the input data. In its first phase, a Continuous Wavelet Transform (CWT) is performed to split the signal as a function of its dynamic. Then, quasi static periods are automatically identified to initialize the processing. Thereafter, several ranges can be integrated in order to compute an optimal trajectory. The performances of this new architecture are validated and evaluated using several sport experiments in skiing and biking. The implemented method is reliable and works correctly. The process offers the capability of bridging lacks of GPS data lasting up to 10 seconds, without any substantial degradation of the trajectory's accuracy. In the frame of this project, a new MEMS-IMU was also engaged, in order to evaluate its navigation performances. It appears that its stochastic model needs to be refined and a specific initialization strategy developed before this sensor finds its place in trajectory reconstruction for downhill skiing.

2008

GPS/INS Integrity in Airborne Mapping

Y. Stebler; J. Skaloud

2008.

The quality of the laser point cloud georeferencing in airborne laser scanning missions is largely related to the quality of the GPS solution. The latter is obtained by post- processing the differential carrier-phase measurements in order to reach the required accuracy. This implies that errors or unacceptable quality in the gathered data that cause problems for the ambiguity resolution in the post- processing step are detected much later. The objective of this thesis is to investigate new concepts of GPS data quality monitoring and to improve the GPS solution by using RAIM and WAAS/EGNOS integrity enhancement techniques. To do that, quality check algorithms based on indicators such as the signal-to-noise ratio, the cycle slip detection results or the phase tracking loop output are proposed and successfully tested. Furthermore, a new global quality check algorithm based on RAIM and cycle slip detection has been designed and tested with a focus on the chances to resolve correctly the ambiguities during the carrier-phase post-processing. The algorithms are implemented in a real- time quality check tool developed in a C/C++ environment whose performance shows that the provided quality indications enhance the GPS integrity by providing crucial information on the signal quality during the flight. This information enables problematic epoch identification and warns immediately the mission operator about problematic flightlines that should be flown again. This avoids final product quality degradation or expensive mission repetition. The thesis also presents the design of an RTK- GPS on-board solution via radio communication channel. The design has been tested during a flight and the results show that a sub-decimetric accuracy can be reached by this mean. The potential of using such a solution is high since this provides ultimate integrity test for phase data. Also, as the final laser point cloud has been georeferenced quite accurately using the real-time sensor observations and Kalman filtering, the economical gain of avoiding post- processing is substantial.

2005

Réalisation d’un serveur de corrections GPS accessible par GPRS

M. Lehmann

2005.

La localisation par satellites en temps réel (GPS-RTK) est quotidiennement utilisée dans de nombreux domaines de la mensuration. Elle repose sur un lien de communication fiable entre les stations GPS de référence et mobile. Depuis peu, le GPRS sert à échanger des corrections GPS standardisées via Internet, grâce aux progrès de la communication sans fil et à l’intégration des modems GPRS dans les récepteurs GPS. Ce projet de Master propose l’implémentation d’un lien de communication GPRS permettant la localisation RTK. Un serveur-relais lie la station de base et le rover. Contrairement aux solutions standard, le concept présenté ici utilise une connexion GPRS bidirectionnelle: un sens pour l’envoi des corrections RTK vers le rover, l’autre sens pour la récupération des coordonnées des mobiles sur le serveur. Les positions successives d’un ou plusieurs rovers sont donc à disposition sur le serveur avec une précision subdécimétrique. Ce concept permet la trajectographie en temps réel, tout en analysant la qualité de la localisation. La puissance de calcul par le serveur peut être consacrée au déploiement d’applications novatrices, tels la station virtuelle compatible avec la trajectographie de mobile rapide.

2004

Développement d'une solution de navigation robuste pour l'environnement construit

D. Büchel

2004.

La navigation pédestre est un domaine de recherche en plein essor, tant pour le développement de systèmes que pour celui des applications. Plusieurs projets sont en cours de réalisation, répondant à un intérêt croissant du marché. Le champ d'application de la navigation pédestre est vaste que ce soit pour les centres-villes ou pour l'intérieur des bâtiments.

2003

Intégration d'un odomètre optique dans un système de mobile mapping

D. Eberhart

2003.

L'objectif de ce travail de Master fut l'intégration d'un odomètre optique dans un système de cartographie mobile développé par l'Unité de Topométrie. Ce système intègre deux récepteurs GPS, une centrale inertielle et une caméra CCD. Deux étapes ponctuent ce travail. La première consiste en l'intégration technique, comprenant l'acquisition des données issues de l'odomètre et leur synchronisation avec les mesures des autres capteurs. La deuxième étape est l'intégration mathématique des données dans le processus de compensation et de filtrage des mesures de navigation.