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Fiche détaillée :

Utilisation sure de la localisation et de la mesure de vitesse GNSS pour des applications de contrôle-commande ferroviaire.

Encadrant INRETS principal	MARAIS Juliette     tél. : 03 20 43 84 95
UR de rattachement	LEOST
Directeur d'UR	BERBINEAU Marion
Lieu principal de travail	Lille-Villeneuve d'Ascq
Axe . domaine	2.1
Spécialité de la thèse	Classification, analyse de données
Résumé : Les systèmes de localisation par satellites offrent des performances satisfaisantes pour bon nombre d’applications transport aujourd’hui, comme l’aide à la navigation automobile ou la gestion d’une flotte de véhicules. Pour des applications de contrôle commande ferroviaire, l’information de localisation est particulièrement sensible et les contraintes de sécurité requises ne permettent pas l’utilisation des algorithmes GPS classiques, celui-ci ne garantissant pas des performances suffisantes. Les systèmes actuels reposent sur l’utilisation de balises placées le long de l’infrastructure et de capteurs odométriques (capteurs de roue). Ces systèmes ne satisfont plus aujourd’hui les industriels et les opérateurs ferroviaires. Ils sont coûteux et imprécis. Ainsi dans le cadre de l’harmonisation européenne ERTMS comme dans le cas particulier des lignes à faible densité de trafic, la réduction des coûts système de signalisation complet et en particulier du sous-système odométrie-tachymétrie est nécessaire, ainsi qu’une solution à l’imprécision de la mesure par capteur de roue dans le cas des nouveaux systèmes de traction à patinage entretenu. Les solutions satellitaires sont attendues pour pallier ces défauts. Le sujet Deux informations peuvent être calculées à partir des signaux satellitaires reçus : la position et la vitesse du mobile. Elles sont respectivement déterminées à partir des pseudo-distances (pseudo-range) et des valeurs de Doppler (pseudo-range rates). Actuellement, les erreurs d’estimation des mesures sont qualifiées par la définition de marges d’erreur. Les marges appliquées aujourd’hui sont issues de simulations et fonction de 2 types d’environnements (urbain ou dégagé). L’environnement urbain constitue le pire cas possible en matière de multi-trajet : il rend la mesure de position imprécise et son impact sur le calcul de la vitesse reste à quantifier. Pour une estimation fine de l’imprécision du GNSS et son amélioration, il convient d’appliquer des marges d’erreurs les plus fines possibles. Il est donc important de tenir compte de la typologie de l’environnement traversé par le mobile dans la détermination des marges d’erreur puis dans le calcul de la vitesse et de la position. Cette typologie doit être qualifiée en temps réel et de manière fine entre un environnement dégagé et un environnement urbain dense. L’objectif de cette thèse est de proposer une méthode de caractérisation de ces signaux. Le candidat travaillera directement à partir du comportement (temporel, temps-fréquence, temps-échelle) des signaux reçus provenant de chaque satellite et s’inspirera des techniques d’analyse des données et de classification (supervisée ou non supervisée). Il déterminera un ou plusieurs espaces de représentation permettant de mettre en évidence une ou plusieurs typologies d’environnement connues (urbain, péri-urbain, dégagé) ou non (entre urbain et périurbain, entre péri-urbain et dégagé). Chaque espace de représentation sera caractérisé par un ensemble de critères extraits des signaux. Dans ce travail de thèse, il n’est pas question de proposer un nouvel algorithme de localisation et/ou de mesure de vitesse mais bien d’améliorer les algorithmes existants. Au lieu des marges d’erreurs calculées en « pire cas » appliquées aujourd’hui, le(la) candidate apportera une information temps réel, fonction de l’environnement de la mesure, qualifiant la marge optimale à appliquer pour garantir la bonne fonction du système de localisation. Une des taches de ce travail consistera également à caractériser les performances de la classification en termes de probabilité d’erreur afin de quantifier l’intégrité de l’information de position.