FAQ Kalman

What you need to know to start your program and enhance it !

Kalman: About the algorithm

Quelle est la précision des localisations de Classe B calculées à partir d’un seul message avec le filtre de Kalman?

Si plusieurs passages satellites à un message sont traités sur une période courte, l’algorithme de Kalman permet d’obtenir des localisations relativement fiables (toutefois cela dépend de la stabilité des fréquences d’émission et de la géométrie des passages satellites). Néanmoins, les localisations obtenues seront moins fiables si la période entre deux passages est un peu plus longue ou si les fréquences sont moins stables. Dans tous les cas, les informations fournies relatives aux estimations d’erreur (rayon de l’erreur, demi grand axe, demi petit axe de l’ellipse, orientation…) peuvent aider l’utilisateur à évaluer la précision de chaque localisation. Par simplification, le demi grand axe de l’ellipse est un bon moyen d’évaluer la qualité de la précision de la localisation de Classe B à un message.

How accurate are one-message Class B locations when processed with Kalman filtering?

If several one-message passes are computed over a short period of time, the Kalman algorithm can produce relatively good location estimates (based primarily on transmission frequencies and pass geometries). With other time series with other properties (larger time between passes or frequencies with less integrity), it may produce poor location estimates. But, in all cases, the error estimation (Error radius, major, minor, Ellipse orientation,…) provides guidance to the user about location accuracy. For simplicity, the «Semi-major axis» is a good index to judge the quality of a Class B one-message location.

Comment optimiser mes performances de localisations avec Kalman ?

L’apport de la nouvelle méthode de calcul est d’autant plus important que la vitesse maximale du mobile est bien déterminée ; cette valeur est utilisée, d’une part dans le modèle de déplacement, et d’autre part pour les contrôles de qualité en fin de traitement. Pour chaque famille de plate-forme, CLS applique par défaut une vitesse maximale. La chaîne de traitement est réglée pour que cette valeur par défaut donne des performances de localisation satisfaisantes. Il est toutefois conseillé de prendre connaissance de la valeur de ce paramètre.

How does the Kalman Filtering algorithm work?

The general principal of the Argos location continues to be based on Doppler effect of the frequency measurements. The change, with the new Kalman filtering algorithm, concerns the processing done on these measures. The new Kalman filtering algorithm uses measurements from the current satellite pass and previous information (locations and error estimations) from the previous satellite passes. Therefore it improves the number of locations and the accuracy of these locations. Plausibility tests are adapted to this new methodology. 

For a advanced explanations on Kalman filtering algorithm, consult the on line Argos User Manual and for scientific details, you can read the on line technical paper.

Quels sont les effets de la vitesse maximum déclarée dans l’algorithme de Kalman ?

La vitesse maximale permet de valider les localisations Argos. Donc celle-ci ne doit pas être considérée comme la vitesse de pointe du mobile, mais la vitesse moyenne maximale entre 2 passages de satellites.

Comme avec la méthode des moindres carrés, si vous sous-estimez la vitesse maximum déclarée, vous risquez de perdre des positions qui seront invalidées par les contrôles de cohérence.

Comme avec la méthode des moindres carrés, si vous sur-estimez cette vitesse maximum, vous risquez de valider des positions aberrantes.

With the new Kalman Filtering algorithm, how many additional locations may I expect?

In most situations, the number of Argos locations received will increase significantly. See the statistics obtained on a sample of platforms equipped with a GPS transmitter as a reference.


Table 1 – Percent gain in the number of valid positions.

Comment changer la vitesse maximum de mes plates-formes ?

Pour ce faire, il suffit de consulter le détail de votre plate-forme via ArgosWeb, en la  sélectionnant dans le menu Déclarations/Plateforme. La vitesse maximale attribuée à votre plate-forme et prise en compte dans le calcul de ses localisations est mentionnée dans la
rubrique Localisation. Si la valeur affichée n’est pas représentative de la vitesse maximale de votre plate-forme, il vous est possible de la modifier en ligne. Vous pouvez aussi demander conseil à votre Bureau Utilisateur.

How will the accuracy of the location be improved with the new Kalman algorithm?

In most situations, the accuracy will be improved. See the results obtained on a sample of platforms equipped with a GPS transmitter as a reference.

Table 2 – Percentage of reduction of median error. For example, a 50% reduction would mean that an observed error has been divided by 2.

Comment l’algorithme est-il initialisé ?

 L’initialisation est commune aux deux algorithmes et faite automatiquement dans les conditions suivantes :

L’initialisation  est faite automatiquement avec 4 messages d’un même passage satellite.
Comme auparavant, l’initialisation peut intervenir dans différents cas :

  • En début de vie de la plateforme,
  • Quand l’utilisateur demande une reinit au BUT,
  • Quand la plateforme n’a pas été localisée depuis plus d’un mois,
  • Quand la fréquence de la plateforme a changé significativement
  • Quand la plateforme est déplacée significativement (ex déploiement loin d’un site de test)

Will the definition of the location class change?

 No, the definition of the Argos location remains the same. With the Kalman algorithm, a new item is added for locations with one message per satellite Pass; these are added to Class B.  With the Kalman algorithm, Class A and B now provide an estimated error.

Class

Type

Estimated error*

Number of messages received per satellite pass

Least Squares

Kalman Filter

Least Squares

Kalman Filter

G

GPS

< 100m

1 message or more

3

Argos

< 250m

4 messages or more

2

Argos

250m <  < 500m

4 messages or more

1

Argos

500m <  < 1500m

4 messages or more

0*

Argos

> 1500m

4 messages or more

A

Argos

No accuracy estimation

Unbounded accuracy estimation

3 messages

B

Argos

No accuracy estimation

Unbounded accuracy estimation

 messages

1 or 2 messages

Z

Argos

Invalid location (available only for Service Plus/Auxiliary Location Processing)

 

Kalman: Implementation

Will all existing programs and deployed platforms be automatically switched to the Kalman filtering algorithm?

No, all existing platforms will continue being processed with the least squares algorithm unless you ask your User Services Group to change the location algorithm.

Can I still continue to receive my Argos locations processed with the Least squares algorithm?

No, you need to choose between one of the two algorithms.   Reprocessing of previous Argos data, with the new Kalman algorithm, is available back to January 1, 2008.

Will the processing with the Kalman algorithm modify the distribution format of my data?

The Argos locationswill be distributed in the same format via your usual data distribution channel. However, for Class A and B locations, you will now have error estimates via both ArgosWeb and ArgosDirect.

What are the costs if I decide to use the Kalman algorithm?

Whatever algorithms you choose, the service price remains the same.

Est-ce que tous les programmes et plateformes déployées seront automatiquement basculés en algorithme de Kalman ?

Non, par défaut, toutes les plates-formes déployées continueront à être traitées avec l’algorithme des moindres carrés à moins que je ne demande à mon Bureau Utilisateur de changer le traitement de la localisation.

Est-ce que je peux continuer à recevoir mes positions Argos avec l’algorithme des moindres carrés ?

Oui, par défaut, toutes les plateformess déployées continueront à être traitées avec l’algorithme des moindres carrés à moins que je ne demande à mon Bureau Utilisateur de changer le traitement de la localisation.

Est-il possible de recevoir à la fois les positions issues des moindres carrés et du filtrage de Kalman ?

Non, il faut choisir entre un des deux algorithmes proposés mais vous pouvez toutefois commander du retraitement à partir du 1er janvier 2008.

Est-ce que l’utilisation de l’algorithme de Kalman modifie le format de distribution de mes données ?

Les localisations calculées sont disponibles sans aucune modification de votre mode d’acquisition de données, et sont distribuées dans les mêmes formats.

Quels sont les coûts si je décide d’utiliser l’algorithme de Kalman?

 Quelque soit l’algorithme que vous choisissez, le prix du service est inchangé.

Kalman: Reprocessing services

How does the Kalman reprocessing work?

The Kalman algorithm reprocessing is a chargeable service to calculate positions with both algorithms, using the interpolated satellite ephemeris. This service is available for messages received after January 1, 2008, and only concerns location information.  Fusion with collection data is not available. The output formats (1 file per location type) are described in the form.

What information will I get if I order Kalman algorithm reprocessing?

The reprocessing of a platform will generate 5 files.

  • 2 csv files containing the location information (See table below listing the informa tion). One file for each location algorithm.
  • 2 kml files containing the calculated positions to display the track in Google Earth. One file for each location algorithm.
  • A statistics file comparing the number of locations for each location algorithm.
Column nameDescription
Platform ID no.Platform number
LatitudeSolution 1. Platform latitude in degrees and thousandths of degrees
LongitudeSolution 1. Platform longitude in degrees and thousandths of degrees
Latidue 2Solution 2. Platform latitude in degrees and thousandths of degrees
Longitude 2Solution 2. Platform latitude in degrees and thousandths of degrees
Loc. qualityLocation class
Loc. dateLocation date
AltitudeAltitude used
PassPass duration in seconds: Time elapsed between the first and last message received by the satellite
Sat.Satellite ID
FrequencyCalculated frequency
Msg.Number of messages received
Error radiusError radius
Semi-major axisLength of the semi-major axis
Semi-minor axisLength of the semi-minor axis
Ellipse orientationEllipse orientation (expressed as an angle with teh North, going towards the East)
GDOPGeometric Dillution of Precision
Dist. Subsat TrackDistance to sub-satellite track

 

How can I display the track of my platform in Google Earth?

In order to display the track of your platform in Google Earth, you need Google Earth to be installed on your computer. Then, just double click on the kml file, and it will automatically open Google Earth and zoom on the track.

Comment fonctionne le retraitement?

Le retraitement est un service payant qui recalcule les positions avec les deux algorithmes en exploitant les éphémérides satellites interpolées. Ce service est disponible pour les messages reçus à partir du 1er janvier 2008 et ne concerne que les données de localisation. La fusion avec les données de collecte n’est pas disponible. Les formats de sortie (1 fichier par type de localisation) sont décrits dans le formulaire.

Si je commande du retraitement, quelles données vais-je recevoir ?

Le retraitement d’une plate-forme va générer 5 fichiers.

  • 2 fichiers de type csv avec les informations de localisation  (Cf le tableau des champs du fichier). Chaque fichier concerne les positions liées à un algorithme.
  • 2 fichiers de  type klm pour permettre de visualiser le tracé dans Google Earth. Chaque fichier concerne les positions liées à un algorithme.
  • Un fichier statistique qui compare le nombre de localisations obtenu par type d’algorithme.

 

Column nameDescription
Platform ID no.Platform number
LatitudeSolution 1. Platform latitude in degrees and thousandths of degrees
LongitudeSolution 1. Platform longitude in degrees and thousandths of degrees
Latidue 2Solution 2. Platform latitude in degrees and thousandths of degrees
Longitude 2Solution 2. Platform latitude in degrees and thousandths of degrees
Loc. qualityLocation class
Loc. dateLocation date
AltitudeAltitude used
PassPass duration in seconds: Time elapsed between the first and last message received by the satellite
Sat.Satellite ID
FrequencyCalculated frequency
Msg.Number of messages received
Error radiusError radius
Semi-major axisLength of the semi-major axis
Semi-minor axisLength of the semi-minor axis
Ellipse orientationEllipse orientation (expressed as an angle with teh North, going towards the East)
GDOPGeometric Dillution of Precision
Dist. Subsat TrackDistance to sub-satellite track

 

Comment puis-je visualiser le tracé de ma platforme dans Google Earth ?

Pour visualiser le tracé de ma platforme dans Google Earth, il faut que Google Earth soit installé sur mon PC.  Ainsi, je peux juste double cliquer sur le fichier kml. Cela ouvrira automatiquement Google Earth qui centrera sur le tracé de ma plate-forme.