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CHESNEAU Charles Ivan

Navigation à l'estime magnéto-inertielle en champ inhomogène et applications en intérieur

 

Directeur de thèse :     Christophe PRIEUR

École doctorale : Electronique, electrotechnique, automatique, traitement du signal (eeats)

Spécialité : Automatique et productique

Structure de rattachement : Autre

Établissement d'origine :

Financement(s) : CIFRE ; Sans financement

 

Date d'entrée en thèse : 02/11/2015

Date de soutenance : 15/11/2018

 

Composition du jury :
Monsieur Christophe PRIEUR Directeur de Recherche, Université Grenoble Alpes, GIPSA-Lab, CNRS, Directeur de thèse
Monsieur Carlos SYLVESTRE Professeur, University of Macau, Rapporteur
Monsieur Vincent ANDRIEU Chargé de Recherche, LAGEP, Université de Lyon, CNRS, Rapporteur
Monsieur Philippe MOUYON Directeur de Recherche, ONERA , Examinateur
Monsieur Silvère BONNABEL Professeur, Mines ParisTech, Examinateur
Monsieur Nicolas LE BIHAN Directeur de Recherche, Université Grenoble Alpes, GIPSA-Lab, CNRS, Examinateur
Monsieur Mathieu HILLION Ingénieur de Recherche, SYSNAV, Examinateur

 

Résumé : Cette thèse concerne l'exploitation des inhomogénéités locales du champ magnétique en complément de techniques de navigation inertielles à composants liés “strapdown, et son application à la navigation à l'estime en intérieur avec des capteurs magnéto-inertiels miniatures à bas-coût. Cette méthode permet une mesure indirecte de la vitesse du système indépendamment des mouvements de son porteur et fonctionne sans cartographie préalable du champ magnétique, ni infrastructure dédiée. Ce travail étudie la modélisation du problème de navigation, celle des capteurs utilisés, ainsi que l'effet des incertitudes de mesure sur la précision de reconstruction du mouvement et les limites de cette technique. Des algorithmes de navigation mettant en œuvre le filtrage de Kalman étendu sont implémentés, et évalués expérimentalement. Enfin, deux techniques de calibration de gradiomètres magnétiques sont proposées et testées, dans le double objectif d'en faciliter la réalisation à la fois en production et au cours de la vie d'un système.
Résumé en anglais :
This thesis is about complementing strapdown inertial navigation techniques with the use of local magnetic inhomogeneity, and the application thereof to indoor dead-reckoning with low-cost micro-electromechanical magneto-inertial sensors. This method provides an indirect velocity measurement of the system independently of its wearer's movements and works without neither mapping of the magnetic field beforehand, nor dedicated infrastructure. Modelization of the navigation problem and our sensors are studied, together with the effect of measurement uncertainty on movement estimation accuracy and the limits of this technique. Navigation algorithms based on extended Kalman filtering are implemented and evaluated in experiments. Lastly, two magnetic gradiometers calibration techniques are introduced and tested, to ease its realization both in production and during the system's lifetime.


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