STAGE - Ingénieur.e navigation par satellites H/F

CNES - Centre National d'Etudes Spatiales; Toulouse; Sur place; EUR 12 000 - 19 000; Plein temps

Résumé du poste

Le CNES à Toulouse propose un stage pour développer et optimiser des algorithmes GNSS, notamment le PPP-AR, et pour estimer des positions et orbites en conditions réelles. Vous explorerez des méthodes avancées comme le filtrage de Kalman et les techniques d’ambiguïtés entières, avec des démonstrateurs CNES et des jeux de données variés.

Ce stage permet d’appliquer des concepts théoriques à des scénarios pratiques, avec rédaction d’un compte rendu des activités et résultats, et se déroulera de

Qualifications

• Étudier bibliographiquement le PPP et la restitution d’orbite.
• Appréhender le filtrage de Kalman adaptive avec des tests sur des problèmes jouets.
• Prendre en main les démonstrateurs CNES.
• Adapter les techniques pour un positionnement précis avec résolutions d’ambiguïtés entières.
• Évaluer les méthodes sur données GNSS réelles dans diverses configurations.

Responsabilités

• Étudie bibliographique du PPP, de la restitution d’orbite et du Kalman adaptatif.
• Prise en main des démonstrateurs CNES et des outils fournis.
• Adapter les techniques retenues pour le positionnement précis et les ambiguïtés d phase.
• Évaluer les méthodes sur des données GNSS réelles et variées.
• Rédiger un compte rendu des activités, méthodes et résultats.

Connaissances

PPP (Precise Point Positioning)

Ambiguity resolution

Kalman filtering

GNSS data analysis

Formation

Master ou équivalent en géodésie / géomatique / navigation

Outils

GNSS data processing tools

Description du poste

Denos jours, les systèmes de positionnement sont omniprésents dans notrequotidien (smartphones, montres connectées, systèmes de navigation, etc.). Parmi lesdifférentes techniques permettant de se positionner sur Terre, la pluslargement utilisée repose sur les systèmes mondiaux de navigation parsatellites, ou Global Navigation Satellite Systems (GNSS).

Lesservices de navigation et de détermination d’orbite du CNES ont notamment pourobjectif de développer des algorithmes de positionnement et de détermination detrajectoires performants à partir de mesures GNSS. L’estimation de la positiondu récepteur est traditionnellement réalisée à partir des observables GNSS decode, de phase et, selon les applications, de Doppler, à l'aide de méthodesd'estimation par moindres carrés ou de filtres de Kalman.

L'utilisationdes mesures de phase de la porteuse permet d'atteindre des précisionscentimétriques, sous réserve notamment d'une résolution correcte des ambiguïtésentières de phase. Ces techniques nécessitent une modélisation précise desdifférentes sour ces d'erreuraffectant les mesures, notamment celles liées aux satellites GNSS. Depuis unequinzaine d'années, le CNES développe des algorithmes permettant notammentd'estimer les erreurs d'orbite et d'horloge ainsi que les biais de code et dephase des satellites à partir d'un réseau d'environ 150 stations répartiesautour du globe.

Cesinformations permettent, du côté du récepteur, de résoudre les ambiguïtésentières de phase et d'atteindre, dans certaines conditions, une précision depositionnement de l'ordre du centimètre en temps réel sur une station fixe. Cestravaux ont notamment contribué au développement des techniques de PrecisePoint Positioning with Ambiguity Resolution (PPP-AR) et de restitution d’orbiteprécise. Contrairement aux méthodes de positionnement différentiel nécessitantune station de référence à proximité, le PPP permet également le positionnementde récepteurs mobiles, notamment en mer ou en altitude.

Lecœur de l'estimation de la position ou de l’orbite repose principalement surdes méthodes de filtrage et, en particulier, sur le filtre de Kalman. Lesperformances de celui-ci dépendent notamment d'une bonne caractérisationstatistique des bruits de mesure et du modèle dynamique, et donc d'un réglageapproprié des matrices de variance-covariance associées. En particulier, lamatrice de covariance du bruit de mesure doit représenter au mieux lesincertitudes affectant les observations, tandis que la covariance du bruit demodèle doit permettre de prendre en compte les imperfections du modèled'évolution de l'état.

Enpratique, ces paramètres sont difficiles à caractériser précisément et peuventvarier au cours du temps. Les propriétés statistiques des erreurs de mesurepeuvent notamment dépendre les environ- ??? ...

Par ailleurs, le modèle dynamique utilisé pour prédire l'état du récepteurconstitue nécessairement une approximation de la dynamique réelle. Cettedifficulté est particulièrement importante pour les récepteurs mobiles, dont ladynamique peut évoluer de manière difficilement prévisible : changements devitesse, variations d'accélération, manœuvres pour un satellite, etc.

Le travail du (de la) stagiaire retenu(e)pourra être organisé de la façon suivante:

• étudebibliographique du PPP, de la restitution d’orbite, du filtrage de Kalmanadaptatif avec des tests sur des problèmes jouets,
• prise enmain des démonstrateurs du CNES,
• adaptationsdes techniques retenues pour le positionnement précis avec résolutiond'ambiguïtés entières de phase,
• évaluationdes méthodes sur des données GNSS réelles, dans différentes configurations,notamment sur station fixe, lors de campagnes de mesures dynamiques ou d’orbites réelles,
• rédactiond’un compte rendu des activités menées, des méthodes employées et des résultatsobtenus.

Lestage pourra débuter entre Février et Avril 2027.