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This article is dedicated to the study of airborne GNSS-R signal processing techniques for water body detection and edge localization using a low-altitude airborne carrier with high rate reflectivity measurements. A GNSS-R setup on-board a carrier with reduced size and weight was developed for this application. We develop a radar technique for automatic GNSS signal segmentation in order to differentiate in-land water body surfaces based on the reflectivity measurements associated to different areas of reflection. Such measurements are derived from the GNSS signal amplitudes. We adapt a transitional model to characterize the changes in the measurements of the reflected GNSS signals from one area to another. We propose an on-line/off-line change detection algorithm for GNSS signal segmentation. A real flight experimentation took place in the context of this work obtaining reflections from different surfaces and landforms. We show, using the airborne GNSS measurements obtained, that the proposed radar technique detects in-land water body surfaces along the flight trajectory with high temporal (50 Hz ) and spatial resolution (order of 10 to 100 m2). We also show that we can localize the edges of the detected water body surfaces at meter accuracy.

International audience

In this article, we propose a multimodel filter for circular data. The so-called Circular Interacting Multimodel filter is derived in a Bayesian framework with the circular normal von Mises distribution. The aim of the proposed filter is to obtain the same performance in the circular domain as the classical IMM filter in the linear domain. In our approach, the mixing and fusion stages of the Circular Interacting Multimodel filter are, respectively, defined from the a priori and from the a posteriori circular distributions of the state angle knowing the measurements and according to a set of models. We propose in this article a set of circular models that will be used in order to detect the vehicle maneuvers from heading measurements. The Circular Interacting Multimodel filter performances are assessed on synthetic data and we show on real data a vehicle maneuver detection application.

La recherche se focalisera sur les différentes formes de pêche récréative sur le rivage et dans la limite des deux milles nautiques, et ce sur la portion de la Côte d’Opale allant du cap Gris Nez au nord à Equihen au sud. L’objectif final est de contribuer à une meilleure gouvernance des pratiques, qui permettrait de concilier au mieux préservation des ressources et maintien d’activités traditionnelles faisant l’objet d’un fort attachement local. Pour ce faire, l’équipe mobilisera la compétence des chercheurs de plusieurs équipes, universitaires ou pas : TVES, pour les sciences sociales ; le LISIC, pour les sciences de l’ingénieur ; le LARJ pour le droit ; le GEMEL pour l’écologie du littoral. Quatre actions formant système seront développées au cours des 6 semestres de la recherche. L’action A a pour objectif, à travers un travail effectué essentiellement par entretiens semi-directifs menés auprès d’acteurs très variés (pêcheurs, environnementalistes, personnel du Parc Naturel Marin, de la DDTM, etc.), de recueillir le maximum d’informations sur la situation, les aspirations et desiderata des uns et des autres, les conflits d’usage, etc. L’action B, nourrie en partie des résultats de l’action A, permettra, grâce à des prises de vues aériennes (ULM, drone en vol stationnaire, perche...), d’avoir une vision plus exacte de la fréquentation des lieux de pêche récréative, essentiellement pour la bande des 2 milles, la pêche sur l’estran étant mieux connue. Le LISIC produira une méthodologie de traitement automatisé des images. L’action C, jamais menée sur ce type d’espace et de pratiques, vise à produire une évaluation économique des bénéfices marchands et non marchands générés par des activités, marchandes et non marchandes, liée à la pêche récréative. Les bénéfices marchands seront évalués à l’aide de la « méthode des effets » tandis que l’évaluation des bénéfices non marchands s’appuiera sur des méthodes issues de l’économie de l’environnement, notamment la méthode des coûts de transport. L’action D constitue la dernière phase de la recherche, celle vers laquelle convergent les trois autres actions. Des focus groups rassembleront un éventail large de personnes concernées directement ou indirectement par les pratiques de pêche récréative prises en compte. Ils permettront, en plusieurs étapes, de produire des cartes des pratiques sur la zone considérée et de mettre en évidence les logiques différentes et les conflits d’usages. Ils serviront aussi de préparation à l’atelier qui réunira chercheurs et parties prenantes et construira des scenarii pour l’avenir de la pêche de loisir sur le rivage et la bande des deux milles nautiques. Outre ces scenarii – plus ou moins optimistes, plus ou moins consensuels – seront fournis un guide d’aide à la concertation ainsi que des fiches pour chaque type d’acteur exposant leur position et leur logique.

The detection of change points or abrupt changes in the statistical parameters of a temporal series is a research problem in signal processing. The problem occurs in numerous applications domain like GNSS signal processing. The scientific project described in my research habilitation dissertation concerns the join estimation and detection of change points in the context of information fusion. The proposed approaches are used in different applications like the wind vector estimation, the GNSS signal processing and the processing of measurements provided by inertial sensors. The aim of information fusion is to use the measurements and information provided by different sensors to obtain a better knowledge of the parameters to estimate. We have proposed in this study several methods of join estimation and detection of changes that fused the information provided by the sensors. The goal of the proposed approach was to improve with fusion the performances in terms of change detection, change instant localization and change magnitude estimation. The proposed approach, defined in a Bayesian framework, relies on the definition of the a posteriori distribution of the parameters to estimate knowing the sensors measurements. One of our contributions in this context is to propose several filters defined in the circular domain with the normal circular distribution of von Mises. Another contribution is to propose a prior law that models the join behavior between several processes. This law is used to design an off line changes points and multi-processes estimate. This work was mainly applied to GNSS positioning and more specifically to the processing of the phase and code of the multi-carrier GNSS signals. We show with some experiments on real signals that the proposed methods allow to obtain a centimeter position accuracy for a receiver movement of strong dynamic. The prospects for this work are in the processing of the GNSS reflectometry signals and the underwater localization of objects. For these applications the broadcast signals are indeed strongly attenuate and distorted by the environment of propagation. In this context the estimation of their parameters constitute a new issue for the information fusion and signal processing technics., La détection des changements ou ruptures dans les paramètres de la distribution statistique d'une série temporelle est un problème de recherche en traitement du signal qui trouve des applications dans de nombreux domaines comme le traitement des signaux GNSS. Le projet scientifique développé dans mon mémoire d'habilitation à diriger des recherches concerne l'étude des méthodes d'estimation et de détection conjointe de ruptures pour la fusion d'informations. Les approches proposées dans ce cadre sont utilisées dans différentes applications comme l'estimation des paramètres du vecteur vent, le traitement des signaux GNSS et le filtrage des mesures fournies par les capteurs inertiels. L'objectif de la fusion est d'utiliser les informations ou mesures fournies par différents capteurs pour avoir une meilleure connaissance du paramètre à estimer. Nous avons donc proposé dans ce travail plusieurs méthodes d'estimation et de détection conjointe de rupture qui fusionnent les informations fournies par des capteurs. Le but étant d'améliorer les performances des opérateurs en termes de détection, de localisation et d'estimation de la dynamique des ruptures. Les approches proposées dans un cadre bayésien s'appuient sur la définition de la distribution a posteriori des paramètres à estimer sachant les mesures multi-capteurs. Un des apports de nos travaux dans ce domaine est de proposer un ensemble de filtres définis dans le domaine circulaire avec la distribution de von Mises. Un autre apport est de proposer une loi a priori qui modélise le comportement mutuel entre plusieurs processus dans le cas de la segmentation multi-ruptures hors ligne de signaux multi-capteurs. Ce travail a principalement été appliqué au géo positionnement et plus particulièrement au traitement de la phase et du code des signaux GNSS multi-porteuses. Nous avons montré par des expérimentations sur signaux réels que les méthodes proposées permettent d'obtenir une localisation centimétrique à la milliseconde d'un récepteur ayant un mouvement de forte dynamique. Aujourd'hui les perspectives de ce travail sont dans le traitement des signaux de réflectométrie GNSS et de géolocalisation sous-marine. En effet pour ces applications les signaux sont fortement atténués et déformés par le milieu de propagation, ce qui constitue un nouvel enjeu pour les méthodes de fusion d'informations en traitement du signal.

Le travail présenté dans cet article porte sur la poursuite du code du signal GPS. Celle-ci est réalisée grâce à un discriminant calculé à partir de la corrélation entre un code généré localement et un code reçu. Dans les futurs systèmes de localisation GPS et GALILEO, le code civil sera transmis sur plusieurs porteuses. Dans ce travail, nous établissons un critère de détection MAP dans le but de fusionner les détections de décalages présents dans les mesures de discriminants provoqués par les mouvements relatifs récepteurs satellites. Ce critère est défini dans le cas où les décalages ne sont pas nécessairement simultanés, phénomène provoqué par la propagation du signal dans la ionosphère qui est un milieu dispersif. De plus le décalage n'est pas toujours observé sur l'ensemble des porteuses, il existe alors une perte d'informations qu'il faut envisager dans la construction de l'estimateur. Ceci peut-être lié à un brouillage volontaire ou naturel, ou encore à un décrochage de la poursuite d'un ou plusieurs signaux GPS. Les expérimentations réalisées sur des signaux GPS synthétiques montrent les avantages de cette méthode comparée aux techniques classiques dans le cas d'un récepteur ayant une position statique, ou d'un mobile réalisant des manoeuvres à fortes dynamiques.