Forum ENSG PPMD

1. Forum ENSG PPMD Projet CityVIP SIG embarqué et réalité virtuelle pour connaître les conditions de propagation et améliorer la précision GNSS D. Bétaille (IFSTTAR) 26 mars 2013 PREDIT, Transports Sécurisés, Fiables et Adaptés

2. Plan de la présentation Problématique de la Géolocalisation en ville Les objectifs du projet CityVIP Architecture logicielle du système de Géolocalisation CityVIP Le module de localisation par mise en correspondance d’images vidéo Le module de détection des signaux GPS NLOS Le module de localisation globale par fusion multi-capteurs L’intégration dans le véhicule VERT Présentation de la démonstration

3. Problématique de la Géolocalisation en ville • Les VIP sont par définition des véhicules urbains • Le milieu urbain cumule : • l’intérêt d’un positionnement précis et intègre • les difficultés… • pour le positionnement GPS : • les masquages de satellites • les trajets multiples • pour le positionnement par traitement d’images vidéo : • les problèmes d’ombres et d’éblouissements • les problèmes de réflexions • Mais… le milieu urbain est fortement structuré et la connaissance de la carte peut être d’un précieux secours

4. Les objectifs du projet CityVIP et la réponse apportée par les partenaires • Le projet CityVIP avait pour ambition de développer un système de localisation adapté aux VIP, c’est-à-dire : • précis (erreur < 1 m à 95%) • intègre (estimation sûre d’un majorant de l’erreur) • bas coût, donc utilisant des capteurs bas de gamme • Pour ce faire, le système de localisation CityVIP exploite : • un récepteur GPS bas de gamme (u-blox) • les 2 codeurs CAN des roues arrière du véhicule • une caméra vidéo N&B standard (Marlin) • une carte numérique 3D précise • en tirant le meilleur parti de toutes les sources d’information

5. Concept général du système de Géolocalisation CityVIP Coopération de modules logiciels actualisant la pose : • par intégration de mesures proprioceptives (odométrie ++) • par mise en correspondance avec la carte numérique (map matching) • par utilisation de données satellitaires en couplage lâche ou serré : • test préalable de validité • force du signal • visibilité directe • par fusion avec la localisation par vision

6. Architecture logicielle du système de Géolocalisation CityVIP Ordonnancement asynchrone des modules (environnement Aroccam)

7. Séquence vidéo de référence Base d'amers visuels géoréférencés (Points 3D + descripteurs associés) Trajectoire de référence Localisation par vision (1) :construction de la base d'amers visuels

8. Points d'intérêt sur l'image courante Pose du véhicule et incertitude associée Base d'amers visuels géoréférencés Localisation par vision (2) :algorithme temps réel Appariement 3D/2D

9. Le module de détection des signaux GPS NLOS (1) • Les satellites NLOS (non-line-of-sight) sont le "pire ennemi" du positionnement GNSS en ville ! • La prise en compte d’une (ou de plusieurs) mesure(s) issue(s) d’un (de) satellite(s) NLOS peut décaler laposition calculée de plusieurs mètres • CityVIP a développé une méthode exploitant le SDK BeNomad pour détecter et éliminer les mesures contaminées

10. Le SDK BeNomad et son moteur de rendu 3D (1) • Le Software Development Kit (SDK) de BeNomad est composé d’un ensemble d’interfaces de programmation pour relier les fonctions de navigation, de décodage d’adresses et de rendu. • Pour CityVIP, il y a aussi des fonctionnalités spécifiques (moteur derendu 3D, caméra virtuelle, calcul de distances dans le monde virtuel utilisé dans l’algorithme NLOS d’IFSTTAR, …). • BeNomad fournit aussi la base de données géoréférencées directement exploitable par son SDK (données sources fournies par l’IGN).

11. Le SDK BeNomad et son moteur de rendu 3D (2)

12. Le module de détection des signaux GPS NLOS (2) • Tri des satellites NLOS par vision artificielle • Image virtuelle BeNomad selonl’azimuth de chaque satellite • Preuve de concept publiée (ITST2011) à partir d’une position vraie • Validée aussi en boucle fermée,i.e. à partir d’une position préditeet map-matchée (IV 2012)

13. Le module de détection des signaux GPS NLOS (3) • A partir d’uneposition vraie(issue de la tra-jectoire de réf.) • Boucle ouverte • Meilleure pré-cision pour 2modèles u-bloxhaute sensibilité • En boucle fermée,map matchingnécessaire…

14. Le module de localisation globale par fusion multi-capteurs et carteMonde 3D Localisation 3D (x,y,z,ψ,θ,Φ) Configuration : dans (repère local ENU) Modèle d’évolution :

15. Segments de route : Contraintes linéaires Le module de localisation globale par fusion multi-capteurs et carteFusion de données : domaine ellipsoïdaux Ellipsoïde courant Mise en correspondance avec la carte (map matching) Résultat sur Paris Ellipsoïde mis à jour

16. Le module de détection des signaux GPS NLOS en boucle fermée (1) • A partir d’uneposition mapmatchée • Résultat finalsur une positionlibre (en 2D)pour u-blox • Progrès par rap-port au simpletri selon le SNR

17. Le module de détection des signaux GPS NLOS en boucle fermée (2) • A partir d’uneposition mapmatchée • Résultat finalsur une positioncontrainte parla carte (en 2D) • Progrès aussipar rapport autri selon le SNR

18. Le module de localisation globale par fusion multi-capteurs Fusion lot 1 (map aided) / lot 2 (vision) Localisation après fusion Localisation Lot 1 Localisation Lot 2 Segment sélectionnédans le map matching

19. L’intégration dans le véhicule de démonstration VERT Mesure de référence des trajectoires Récepteur GPS bas-coût Baie d’acquisition (RT-Maps, Aroccam…) Codeurs de roues

20. Architecture logicielle modulaire, basée sur du middleware aroccam

21. Présentation des démonstrations

22. Présentation des démonstrations

23. Merci pour votre attention…