GNSS Integrity Enhancement for Urban Transport Applications by Error Characterization and Fault Detection and Exclusion (FDE)

Ni Zhu (1) , David Betaille (2) , Juliette Marais (1) , Marion Berbineau (2)

1 IFSTTAR/COSYS/LEOST - Laboratoire Électronique Ondes et Signaux pour les Transports
2 IFSTTAR/COSYS - Département Composants et Systèmes

Au cours des dernières décennies, de plus en plus d'applications de transport urbain basées sur les systèmes de positionnement par satellites (GNSS) ont vu le jour. Des applications exigent une fiabilité critique comme le télépéage basé sur l'utilisation du GNSS, pour lesquelles des erreurs de positionnement peuvent entraîner de graves conséquences. Pourtant, les environnements urbains présentent de grands défis pour le positionnement GNSS en raison de l'existence des trajets multiples et de signaux NLOS (None-Line-of-Sight). Cet article présente un système complet de surveillance de l'intégrité pour les applications de transport urbain. Tout d'abord, les erreurs de mesure sont mieux caractérisées en utilisant des modèles de pondération tirant parti d'un modèle de multi-trajet urbain (UMM). Deuxièmement, différentes méthodes de détection et d'exclusion de défauts (FDE) sont appliquées afin de détecter et d'exclure des mesures erronées. Enfin, les niveaux de protection horizontale (HPL) sont calculés et la probabilité d'événements redoutés (MI) est analysée.

In the past decades, more and more Global Navigation Satellite Systems (GNSS)-based urban transport applications emerged. Among these applications, the liability critical ones, such as Electronic Toll Collection (ETC) and Pay as you Drive insurance, have high requirements for positioning accuracy as well as integrity since large errors can lead to serious consequences. Yet urban environments present great challenges for GNSS positioning due to the existence of multipath effects and None-Line-of-Sight (NLOS) receptions. This article presents a complete integrity monitoring scheme for urban transport applications. This scheme is realized in several levels. Firstly, measurement errors are better characterized by using weighting models with the help of an Urban Multipath Modeling (UMM). Secondly, several Fault Detection and Exclusion (FDE) methods are applied in order to detect and exclude erroneous measurements. Finally, Horizontal Protection Levels (HPLs) are computed and the probability of Misleading Information (MI) is analyzed.

Mots clés: INTEGRITY MONITORING; URBAN ENVIRONMENTS

Mots clés: GEOLOCALISATION ET NAVIGATION PAR UN SYSTEME DE SATELLITES - GNSS; ZONE URBAINE; ERREUR; MESURE; CORRECTION; PROBABILITE

Domaines: Traitement du signal et de l'image [eess.SP]

Ni Zhu, David Betaille, Juliette Marais, Marion Berbineau. GNSS Integrity Enhancement for Urban Transport Applications by Error Characterization and Fault Detection and Exclusion (FDE). Géolocalisation et Navigation dans l'Espace et le Temps, Journées Scientifiques 2018 de l'URSI, Mar 2018, Paris, France. 11p. ⟨hal-01757326v1⟩