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.

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.

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.

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)

Comment l’algorithme basé sur le filtre de Kalman fonctionne?

Le principe de base de localisation d’Argos basé sur l’effet doppler des mesures de fréquence est maintenu. Ce qui change est le traitement qui est fait de ces mesures. L’algorithme de Kalman permet de capitaliser les informations sur plusieurs passages et ainsi donc d’améliorer le nombre de localisations et la précision de ces localisations.  Les contrôles de cohérence sont ainsi adaptés à cette méthodologie. 
Pour une explication plus détaillée sur le principe de fonctionnement de l’algorithme du filtre de Kalman se référer au manuel utilisateur ARGOS, et pour les détails scientifiques, vous pouvez consulter la publication technique (en ligne).

Avec le nouvel algorithme de Kalman, combien de positions supplémentaires puis-je espérer ?

Dans la plupart des situations, le nombre de positions obtenu augmentera. En effet, voici les statistiques sur un parc de plateformes équipées de GPS pour référence.


Tableau 1 – Gains sur le nombre de positions validées en pourcentage.

Dans quelle mesure la précision sera-t-elle améliorée avec le nouvel algorithme de Kalman?

Dans la plus grande majorité des situations, la précision des mesures sera améliorée. En effet, statistiquement, la précision a été améliorée. Voir les résultats sur un parc de plateformes équipées de GPS pour référence.


Tableau 2 – Gains sur l’erreur médiane en pourcentage. Par exemple, un gain de 50 % indique que l’erreur observée est passée de 1000 m à 500 m.

La définition des classes de localisation a-t-elle changé ?

Non, la définition des classes de localisations ne sont pas modifiées mais on ajoute les localisations à un message dans les classes B. Avec Kalman, Les classes A et B disposent d’une erreur estimée.

Classe

Type

Estimation de l’erreur

Nombre de messages reçus par passage satellite

Moindres carrés

Filtre de Kalman

Moindres carrés

Filtre de Kalman

G

GPS

< 100m

1 message et plus

3

Argos

< 250m

4 messages et plus

2

Argos

250m <  < 500m

4 messages et plus

1

Argos

500m <  < 1500m

4 messages et plus

0*

Argos

> 1500m

4 messages et plus

A

Argos

Pas d’estimation de précision

Estimation de précision non bornée fournie

3 messages

B

Argos

Pas d’estimation de précision

Estimation de précision non bornée fournie

2 messages

1 ou 2 messages

Z

Argos

Localisation invalidée par l’algorithme de calcul

 

Quel est l’impact de la nouvelle localisation Kalman sur mes données ?

La nouvelle chaîne de localisation a été conçue de façon à ne pas modifier les formats de distribution des données. Les changements sur les données sont les suivantes:

  • Les localisations à 1 message sont distribuées comme des positions de classes B,
  • Les estimations d’erreur des classes A et B sont accessibles sur ArgosWeb et fournies dans les envois ArgosDirect,
  • La position calculée sera recopiée à l’identique dans le champ proposant précédemment la 2e solution calculée (localisation image) dans les formats de distribution DIAG ou PRV/A.

 

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.

Kalman: Implementation

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

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.