ASPI : Applications statistiques des systèmes de particules en interaction

Thèse CIFRE proposée à la rentrée 2007 (stage possible)

Navigation par corrélation de terrain à l'aide de capteurs de vision

Il s'agit d'une proposition de sujet de thèse CIFRE, qui peut éventuellement débuter par un stage de niveau Bac+5 (master recherche ou dernière année d'école d'ingénieur).

Localisation : Thalès Communications, Massy (Essonne)

Responsable : Christian Louis (tél. : 01 69 75 31 48, e-mail : christian.louis@fr.thalesgroup.com)

Directeur de thèse : François Le Gland (tél. : 02 99 84 73 62, e-mail : legland@irisa.fr)

Connaissances souhaitées : traitement d'images, algorithmes de vision, filtrage bayésien, programation MATLAB

Contexte : Cette collaboration entre Thalès Communications et l'IRISA s'inscrit dans le cadre du projet NCT financé par la DGA (Délégation Générale à l'Armement) pour une durée de trois ans, portant sur la navigation par corrélation de terrain. La nationalité française est impérative et une habilitation confidentiel-défense devra être obtenue auprès de l'entreprise.

Sujet : La navigation consiste pour un mobile, appelé ici porteur (missile, aéronef, bâtiment de surface ou sous-marin, véhicule terrestre, etc.) à estimer par ses propres moyens ses coordonnées de position, vitesse et attitude. Le système de navigation de base repose sur l'inertie (centrale de navigation inertielle) combinée d'abord avec des capteurs simples (loch, anémomètre, vélocimètre, odomètre, etc.) de façon à délivrer des estimations, dites inertielles, de la position, vitesse et attitude du porteur. Pour corriger le phénomène de dérive des estimations inertielles au cours du temps, il convient d'utiliser des sources d'information externes, mais les solutions faisant appel à la radionavigation par satellite (GPS) sont exclues de l'étude, par souci d'autonomie. La technique de navigation par corrélation de terrain consiste à comparer la mesure d'une grandeur géophysique fournie par un capteur de terrain (altimètre, gravimètre, bathymètre, capteur de vision, etc.) avec une carte numérique embarquée, dite de référence, donnant la valeur de cette même grandeur géophysique en chaque point de la zone géographique où se déplace le porteur.

Dans le cadre du projet NCT, les objectifs visés sont

le développement d'algorithmes innovants de corrélation entre les données issues des capteurs de terrain et les données de référence, et leur intégration dans les algorithmes de filtrage non-linéaire, par exemple de filtrage particulaire,
l'étude de la robustesse de ces algorithmes par rapport à la qualité des données (centrale de navigation inertielle, capteur de terrain, carte numérique), par rapport à la richesse du terrain, et par rapport à la mobilité du porteur,
et dans une moindre mesure, le développement d'outils, par exemple des cartes de navigabilité, et de méthodes pour la préparation d'une mission, c'est-à-dire l'optimisation de la trajectoire du porteur (et de façon duale pour la spécification des capteurs),

et une grande variété d'applications sera traitée, impliquant différents types de porteurs et de capteurs de terrain.

Dans le cadre de la thèse, l'accent sera mis principalement sur ce qui fait l'originalité du projet NCT, c'est-à-dire l'utilisation de capteurs de vision (optique, infra-rouge, radar, sonar, etc.) délivrant des images ou des séquences d'images qu'il s'agit de corréler avec les données de référence, et l'intégration d'algorithmes de vision dans les algorithmes de filtrage non-linéaire.

Référence : article téléchargeable (format PDF)

Fredrik Gustafsson, Fredrik Gunnarsson, Niclas Bergman, Urban Forssell, Jonas Jansson, Rickard Karlsson and Per-Johan Nordlund, Particle filters for positioning, navigation, and tracking, IEEE Transactions on Signal Processing SP-50, 2 (special issue on Monte Carlo Methods for Statistical Signal Processing), 425-437, February 2002.