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Contribution à la Navigation Inertielle par filtage non linéaire et approche floue

Wassim Khoder

mardi 16 novembre 2010 à 14h00


Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire traitent des problèmes de la navigation inertielle par filtrage non linéaire et approche floue. Cette thèse a pour objet la proposition d’algorithmes d’hybridation INS/GPS/MAG. Deux contributions ont été réalisées visant le même objectif : d’une part, le développement d’un nouveau algorithme d’hybridation de la navigation inertielle, noté Q-SUKF, et d’autre part, l’hybridation INS/GPS/MAG dans des scénarios défavorables (multitrajet et masquage des signaux GPS). Le filtre Q-SUKF combine le filtre de Kalman sans parfum à paramètre (SUKF) en utilisant des propriétés de rotation et d’unicité des quaternions (Q) pour représenter l’attitude. Nous avons montré à travers les résultats expérimentaux que le filtre Q-SUKF proposé est bien adapté pour estimer récursivement les états de la navigation à l’aide des capteurs externes qui sont complémentaires et/ou redondants. L’avantage de notre filtre est la facilité de traitement de la fusion de données ainsi que la résolution du problème de temps de latence des capteurs. Dans le cas où le capteur GPS est potentiellement défaillant, le filtre Q-SUKF ne permet pas d’obtenir des résultats de navigation satisfaisants. Pour résoudre ce problème, un filtre, noté (A)(FL)Q-SUKF, a été proposé. Ce filtre est basé sur le Q-SUKF et sur une modélisation floue de type Takagi-Sugeno. Durant les phases où les mesures GPS sont fiables, ce filtre permet d’apprendre les meilleures estimations des paramètres du modèle flou de Takagi-Sugeno. Lors des pannes GPS, le modèle flou fournit des mesures simulées de position et de vitesse afin de permettre au filtre QSUKF de continuer à corriger les erreurs des estimations des paramètres de navigation. Ces deux filtres sont testés sur différentes trajectoires simulées et des résultats statistiques sont présentés permettant d’évaluer l’apport de ces techniques en termes de résultat de navigation.