RADIONAVIGATION
Les applications des systèmes de Radionavigation par satellite (Navstar GPS et GLONASS) ont considérablement augmenté ces dernières années, l'OACI a notamment promu l'utilisation de la Radionavigation par satellite comme moyen primaire de navigation. Dans le but de couvrir des applications critiques ou à haut niveau de performances, les systèmes de Radionavigation par satellite existants ont été améliorés (nouveaux signaux GPS : signal aéronautique sur L5, code civil sur L2, code M militaire, nouveau signal L1C) ou complétés (Satellite Based Augmentation Systems : WAAS aux Etats Unis, EGNOS en Europe, Ground Based Augmentation Systems : GPS différentiel, Pseudolites). Plus récemment, la Commission Européenne a confirmée son intention de développer un système de Radionavigation Européen appelé GALILEO.
Ces améliorations permettent d’ouvrir la voie à des innovations tant au niveau des architectures récepteur et algorithmes de traitement du signal, que des applications dans de multiples domaines. M3 Systems s’est spécialisée dans l’étude d’algorithmes innovants de traitement du signal et les utilisations critiques nécessitant des performances élevées et apporte sa capacité à prototyper et évaluer des chaînes complètes de traitement du signal à des d’institutionnels comme le CNES, l’ESA et la DGA.
Par ailleurs, grâce à des financements européens (ESA, PCRD), et nationaux (OSEO, DGE), la société conduit des activités de R&D pour les futurs récepteurs de Radionavigation et pour la mise en œuvre d’applications dans divers domaines.
M3 Systems a ainsi acquis une expertise reconnue en :
- traitement du signal GNSS (GPS, EGNOS, GALILEO) : architecture récepteurs, algorithmes d’acquisition et poursuite du signal, études de vulnérabilité du GNSS et analyse d’interférences, mécanismes d’hybridation
- évaluation de performances : performances récepteurs, performances signal, collecte et analyses de données
Enfin, M3 Systems a publié ou contribué à plusieurs publications dans des conférences internationales dédiées au GNSS (ION GPS, ENC-GNSS, Navitech, etc.).
M3 Systems met ainsi à la disposition de ses clients une équipe à forte compétence en Radionavigation (traitement du signal, systèmes de radionavigation par satellite, connaissance des besoins utilisateurs) pour des études relatives aux spécifications, la modélisation, le prototypage, la validation ou l'évaluation de performances.
Développement d’une maquette de récepteur GNSS flexible
- 2008-2010
- CNES
- Thales Alenia Space, SMP, SGSO
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Dans le cadre de son projet fédérateur de navigation, le CNES approvisionne une maquette de récepteur GNSS flexible lui permettant entre autres de valider le plan de signaux GALILEO ainsi que des algorithmes innovants. Compte tenu de l’évolution des signaux de navigation (GPS modernisé, GALILEO, GLONASS modernisé, QZSS, COMPASS…) qui pour certains ne sont pas encore consolidés, la flexibilité de la maquette de récepteur GNSS est un atout majeur.
DescriptionLe projet vise à développer et valider une maquette de récepteur GNSS flexible.
Dans le cadre de ce projet, M3 Systems est en charge du développement et de la validation unitaire de la partie haute cadence du récepteur flexible. La prestation comprend également le portage sur FPGA de tout le traitement haute cadence. M3 Systems participe à la définition des tests systèmes et à certaines étapes de validation et d’intégration.
La mise à jour de son équipement « Datalogger » (enregistreur de signaux GNSS numérisés jusqu’à 2 Gbits/s) en générateur de données à haute vitesse fait également partie des tâches effectuées par M3 Systems dans le cadre de ce projet.
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La plateforme ORUS (Open Receiver for Upgraded Services) développée par M3 Systems dans le cadre de ses activités de R&D est un composant clé de la réussite de ce projet en :
- Apportant des IPs de traitement du signal GNSS innovantes et parfaitement validées
- Offrant une plateforme de validation des algorithmes (notamment de leurs performances) avant intégration dans la maquette globale du récepteur.
Analyse des performances EGNOS pour des applications routières
- 2008-2010
- MEEDDM
- LCPC
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Les applications dans le transport terrestre constituent un marché porteur des systèmes de positionnement par satellites. Malgré le développement rapide des navigateurs GPS, les qualités de service du système GPS actuel restent inadaptées pour de nombreuses applications professionnelles de nature réglementaire ou sécuritaire. EGNOS, le complément européen au GPS, permet d’améliorer les performances du GPS et de garantir l’intégrité des informations de positionnement transmises, et ouvre ainsi la voie à de nombreuses applications professionnelles dans le domaine du transport routier. En revanche, la multiplication des utilisateurs et des applications entraîne une diversification des environnements applicatifs, de plus en plus contraints ou difficiles. Cette étude vise ainsi à analyser les performances offertes par EGNOS dans différents environnements, représentatifs des applications de demain, dans le domaine routier.
DescriptionAprès une première phase de spécification des besoins des applications routières (menée en partenariat avec les CETE) et du dispositif d’analyse des performances, des données ont été collectées en environnement réel (Nantes, Bordeaux et Lyon). Les performances GPS/EGNOS ont alors été analysées en terme de précision, disponibilité et intégrité pour conclure sur l’apport d’EGNOS pour ces applications routières. M3 Systems apporte son expertise en collecte de données et analyse des performances GNSS, en particulier pour ce qui concerne l’utilisation d’EGNOS pour l’amélioration des performances de positionnement et le monitoring de l’intégrité.
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Pour ce projet, M3 Systems met à disposition du projet son récepteur SAFE DRIVE développé dans le cadre de sa R&D interne. SAFE DRIVE est un récepteur ouvert dédié aux applications GPS/EGNOS critiques, il est en outre utilisé avec ses routines d’analyse des performances EGNOS (précision, disponibilité, intégrité) et a, en particulier, été adapté aux besoins propres des applications visées.
Fusion de données multi-capteurs pour positionnement GNSS
- 2010-2011
- DGA
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Ce projet vise à étudier l’utilisation de capteurs additionnels et aides externes aux systèmes GNSS (GPS, Galileo) pour des applications exigeantes (en terme de précision, disponibilité, intégrité) de Navigation/Guidage.
Les objectifs du projet sont ainsi:
- D’identifier et caractériser les capteurs pertinents (coût/performances), relais de télécommunications et aides externes
- D’analyser les stratégies de combinaison des mesures
- D’étudier l’algorithme de fusion de données
- D’analyser la complexité de mise en œuvre et les performances atteintes par la mise en œuvre d’un simulateur permettant de modéliser les performances des différents capteurs ou aides et leur combinaison dans l’algorithme de fusion de données.
Ce sujet se situe dans le contexte d’applications militaires exigeantes en terme de navigation ou de guidage avec de fortes contraintes de performances (continuité, précision et intégrité) et d’autonomie. Ces applications peuvent couvrir des applications militaires de type drones (par exemple drones urbains avec de fortes contraintes sur le positionnement), fantassins (allant jusqu’à des utilisations à l’intérieur des bâtiments) ou des applications de sécurité (douanes, sécurité civile, urgences, …) avec utilisation des signaux Galileo PRS gouvernementaux.
Il est ainsi à prévoir, pour ces applications exigeantes, que de nombreux capteurs et sources d’informations seront nécessaires pour tenir les exigences de performances et de navigation autonome. Parmi ces capteurs, sont à considérer les systèmes de positionnement satellitaires (GPS code M, Galileo PRS), des capteurs proprioceptifs (inertiels, accélérométriques, odométriques, etc. de type optiques ou MEMS), des capteurs de « vision » (caméra, lidar, laser, etc.), mais aussi des sources d’informations externes provenant d’un segment sol (GPS assisté, renseignement d’origine électro-magnétique, informations d’intégrité, etc.).
Les applications visées impliqueront en revanche de fortes contraintes de coût, de consommation, d’intégration et d’autonomie et il sera ainsi nécessaire de mettre en œuvre des algorithmes pointus de fusion de données pour pallier les éventuelles faiblesses des capteurs en terme de performances ou de fonctionnement dans certains environnements (masquages, discontinuité de services, interférences, etc.).
Les applications défense visées sont les applications exigeantes en terme de performances (précision, disponibilité, intégrité) et nécessitant une grande autonomie pour la navigation ou le guidage en milieu contraint (milieu urbain, intérieur des bâtiments). Dans ce contexte, cette étude vise à apporter des avancées scientifiques et techniques importantes sur la définition des capteurs et aides additionnelles à considérer et la stratégie de combinaison de ces informations (afin d’optimiser les précision de positionnement obtenues, mais aussi la disponibilité et la continuité de l’information et son intégrité). En particulier, ce dernier domaine est peu couvert en général et pour des applications militaires en particulier. Il demande en effet, outre une connaissance accrue des différents capteurs et des systèmes GNSS, une expertise sur l’amélioration des performances et l’impact de la combinaison de différentes mesures ou données. Ce point est un verrou scientifique important à ce jour.
Le point dur d’un point de vue technique est l’utilisation de capteurs peu chers et ainsi peu performants (par exemple les technologies MEMS pour les capteurs proprioceptifs) ou d’informations d’aides forcément imparfaites et des contraintes de télécommunications à distance. Ceci doit être pallié par un algorithme de fusion de données performant, bien plus avancé que les algorithmes usuels. Il faut d’autre part considérer un compromis, au niveau de l’algorithme de couplage, entre, par exemple la disponibilité et l’intégrité, ou encore la continuité et la précision. Ceci commence à être analysé dans le domaine de l’aviation civile mais est très peu couvert pour les autres applications.
Depuis de nombreuses années, M3 Systems axe ses activités de R&D, sur les aspects applications critiques pour le domaine civil (navigation aéroportuaire, transport de matières dangereuses) et sur les compromis entre les différentes performances à atteindre. En particulier, M3 Systems a travaillé sur la fusion de données multicapteurs pour des applications de transport automatique de personnes (projet CTS-SAT).
Ce projet est aussi l’occasion de travailler en partenariat avec le laboratoire traitement du signal de l’ISAE, expert dans le domaine de la fusion de données et des applications de type drone. Ce projet sera ainsi l’occasion de réaliser un transfert technologique entre laboratoire de recherche et industriel pour une future mise en œuvre des algorithmes étudiés.
Développement d’un banc de test interférences pour signaux GNSS
- 2008-2009
- ESA
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Aujourd’hui les signaux GNSS sont présents dans trois bandes de fréquences entre 1.164 GHz et 1.610 GHz. Plusieurs types d’interférents sont également présents dans ces bandes de fréquences ce qui peut avoir un impact non négligeable sur les récepteurs GNSS. L’ESA a décidé de s’équiper d’une plateforme lui permettant de générer tout type d’interférent dans ces bandes de fréquences afin d’évaluer les performances des récepteurs GNSS. Le projet vise ainsi à développer et valider une plateforme de génération d’interférences et de signaux GNSS à partir de générateurs de signaux appartenant à l’ESA. Ce projet est entièrement réalisé par M3 SYSTEMS.
DescriptionDans le cadre de ce projet, M3 Systems a mené une analyse des interférents présents dans les bandes de fréquences GNSS ainsi que des collectes de données réelles près des antennes émettant ces signaux interférents (environnements urbains, ruraux et aéroportuaires). M3 Systems a développé et validé le « contrôleur ITF » permettant de commander différents générateurs de signaux (GNSS, interférents pulsés, interférents continus) afin de reproduire les conditions réelles (signal GNSS et interférents). L’utilisateur de cette plateforme peut choisir différents types d’interférents simultanés (parmi DME, VOR, Radar primaire, Radar secondaire, JTIDS/MIDS, radio amateur, bruit blanc gaussien, CW) et deux constellations de signaux GNSS (par exemple GPS et Galileo). Cette plateforme peut également rejouer les données collectées sur site (spectre, données brutes).
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La librairie « interférences » d’ORUS, développée dans le cadre d’un projet de R&D mené avec la DGA, est utilisée dans la plateforme ITF afin de générer des signaux interférents synthétiques représentatifs de différents environnements brouillés.