jeudi 17 mai 2018

Atlas, PPP et relevés


On entend souvent parler du PPP, avec diverses acceptations derrière ce terme, De quoi parle t'on ?

Le positionnement ponctuel précis (PPP, Precise Point Positioning ) permet à un seul utilisateur de récepteur GNSS de déterminer la position à un niveau d'erreur décimétrique / centimétrique en mode cinématique / statique en utilisant des orbites et des horloges satellites précises.

Le PPP utilise:
  • Des informations précises sur l'orbite et l'horloge 
  • Des informations de suivi par satellite de l'utilisateur 
  • Une modélisation d'erreur supplémentaire 
  • Des  estimations de position allant du décimètre au niveau centimétrique
 Le PPP utilise des corrections de la  représentation de l'état de l'espace (state space representation, SSR) comme les orbites satellites précises, des horloge, des biais de signaux, commerciaux / ou publics (par exemple, l'IGS), délivrés à l'utilisateur par satellite et/ou par internet.






Comment utiliser le PPP et quels avantages (et désavantages)?

Le PPP ne traite pas les informations comme un rover  traditionnel (correction notamment des activités ionosphériques) , mais  utilise/ corrige  les erreurs d’orbites, et les informations d'horloge précises), il n'est donc pas lié à un réseau local pour ses mesures. On peut par exemple réaliser un relevé en France et post traiter en Australie, au Canada et autre.
Le PPP est donc très intéressant pour des solutions ou le déploiement est mondial.
Son principal inconvénient est une latence importante au démarrage à froid (au départ d'une mission).

En Post traitement, il convient de réaliser un fichier rinex qui sera ensuite envoyer par mail à un service (souvent gratuit de traitement des données), le centre renverra en ITRF les données traitées avec souvent les écarts type, erreurs possible, etc...
Notons que ces informations sont en ITRF (comme toutes les données en PPP), c'est à dire sur un datum mondial qu'il faudra transformer en solution locale (en France, nous sommes basés sur l'ETRS 89), le biais entre les deux solutions est de 1 mètre environ orienté Nord Est (nous sommes sur des plaques tectoniques)

Il convient donc de transformer les données dans le système local.
Le plus simple pour obtenir une solution (avec un bi ou triple fréquence) est d’enregistrer pendant une bonne période ses données pour avoir un résultat centimétrique ou sub centimétrique.
On peut citer quelques organismes qui post traitent ces données comme le CSRS.PP au Canada, MagicGNSS, etc.

Pour obtenir une position au centimètre, une durée d'observation de plusieurs heures (selon les récepteurs choisis)

Travailler temps réel:
De nombreuses solutions sont disponibles depuis quelques années comme Atlas, RTX etc...
Ces solutions nécessitent des récepteurs qui ont une capacité L-Band pour recevoir cette correction. Les convergences pour obtenir une précision centimétrique sont variables. Pour nos récepteurs, pour une solution à 50 cm, la convergence est instantannée, pour une solution décimétrique (H30), il faut 3 minutes, pour une solution centimétrique (4-5 cm ou moins), il faut 10-15 minutes.


Ces solutions ont l'avantage d'être mondiales.

mercredi 16 mai 2018

Les différents différentiels et leurs précisions:


Les techniques de positionnement sont diverses, DGNSS, SBAS, RTK, PPP, etc et ont des précisions diverses.

GNSS

Les principales sources d’erreurs qui dégradent maintenant la performance du GPS comprennent les erreurs atmosphériques, la géométrie des satellites, les trajets multiples, le repérage de temps et les erreurs orbitales des satellites.

SBAS

La Federal Aviation Administration des États-Unis a élaboré un système d’augmentation étendu (WAAS – Wide Area Augmentation System) dans le but d’assurer un positionnement très précis à l’industrie de l’aviation. En plus de fournir un service de haute qualité et de précision à cette industrie, ce système est disponible gratuitement à tous les utilisateurs et marchés civils en Amérique du Nord et en Amérique Centrale. Ce service fait partie de la grande catégorie des systèmes d’augmentation spatiaux (SBAS).

 Le système EGNOS est "Safe of Life", c'est à dire certifié pour l'aviation civile, c'est la plus importante labellisation pour un service de correction.

DGNSS

Un DGPS conventionnel implique l’installation d’un récepteur GPS de référence dont l’antenne est placée en un point dont les coordonnées sont connues. Ce récepteur effectue les mesures de distance, en temps réel, vers chacun des satellites GPS. La portée mesurée comprend les erreurs présentes dans le système. Le récepteur de la station de référence calcule la véritable portée, sans les erreurs, connaissant ses propres coordonnées et celles de chaque satellite. La différence entre la portée connue et la portée mesurée de chaque satellite représente l’erreur de portée. Cette erreur est le nombre qui doit être soustrait de la mesure de la distance de chaque satellite afin de corriger les erreurs présentes dans le système. La station de référence transmet les corrections à l’erreur de portée aux récepteurs distants en temps réel.Le récepteur distant corrige ses mesures de portée des satellites à l’aide de ces corrections différentielles, ce qui résulte en un positionnement beaucoup plus précis. Il s’agit là de la stratégie prédominante du DGPS utilisée dans la majorité d’applications en temps réel. Un positionnement qui utilise les corrections générées par un radiophare, par exemple, donnera une précision horizontale de 1 mètre à 5 mètres avec 95 % de fiabilité selon la qualité du récepteur GPS utilisé.

RTK / LBAS

Outre l’affaiblissement de la précision et les trajets multiples (erreurs qui ne peuvent pas être résolues par une correction différentielle), de nombreux facteurs peuvent affecter la précision du positionnement auquel on peut s’attendre d’un système DGPS. Les plus importantes de ces influences comprennent :
Distance entre l’utilisateur distant et la station de référence (erreurs atmosphériques et d’orbite)
De quand datent les corrections différentielles reçues
Conditions atmosphériques à la position de la station de base et de l’utilisateur distant
Qualité du récepteur GPS utilisé à la station de référence et aux stations distantes

Proximité de la station de référence

Dans un LBAS, la distance entre l’utilisateur distant et la station de référence peut parfois être considérable, notamment si des radiophares DGPS de 300 kHz sont utilisés. Par conséquent, certaines erreurs associées au GPS de la station de référence diffèrent quelque peu de celles associées à l’emplacement distant. Cette décorrélation spatiale des erreurs peut causer un déport du positionnement relatif par rapport aux coordonnées absolues du récepteur distant. Ce déport peut atteindre un mètre par 100 km (62 milles) de distance entre la station de référence et le récepteur distant.
 Le système RTK est disponible via les réseaux internet (Téléphone) et des modes comme le VRS permettent de combiner plusieurs bases afin de calculer plusieurs


PPP

Le positionnement ponctuel précis (PPP) permet à un seul utilisateur du récepteur GNSS de déterminer la position au niveau d'erreur décimétrique / centimétrique en mode cinématique / statique en utilisant des orbites et horloges satellite précises.

Plusieurs mode sont disponibles, temps réel et en ost traitement, gratuit ou payant. 



ce schéma tiens compte des données obtenues avec nos récepteurs de la gamme Arrow, ils n'engagent que ceux ci.

mardi 15 mai 2018

DOP, RMS, quelle signification pour les récepteurs GNSS?


PDOP, HDOP et VDOP, qu'est ce que ça signifie ?

Comment travaillent-ils? 

La réponse simple est qu'il y a beaucoup de satellites disponibles dans le ciel aujourd'hui et les récepteurs GNSS d'aujourd'hui fournissent une précision horizontale et verticale estimée pour nous.

L'explication complète est la suivante: 


DOP signifie Dilution of Precision. Dilution of Precision est un terme utilisé pour décrire la robustesse de la configuration actuelle du satellite, ou géométrie, sur l'exactitude des données recueillies par un récepteur GPS ou GNSS au moment de l'utilisation. Ainsi, PDOP est Position of DOP et peut être considéré comme un positionnement 3D ou la moyenne de DOP, et le plus souvent référencé dans GPS; HDOP est la valeur horizontale de DOP; VDOP verticale de DOP.
Les récepteurs GPS et GNSS communiquent avec les satellites ci-dessus pour trianguler notre position. Les satellites sont très bons pour trianguler notre position horizontale, et moins précis pour les positions verticales. Cela peut être pensé de la même manière que notre téléphone communique avec les tours de téléphonie cellulaire pour trianguler grossièrement notre position. Avec les récepteurs GPS, lorsque les satellites sont regroupés dans la même zone générale du ciel, la géométrie du satellite est considérée comme faible (valeur DOP plus élevée). Lorsque les satellites sont répartis uniformément dans le ciel, leur géométrie est considérée comme forte (valeur DOP inférieure). Ainsi, plus les satellites disponibles se répartissent uniformément dans le ciel, meilleure sera notre précision de position (et plus la valeur PDOP sera faible).
DOP faible = précision élevée


DOP élevé = précision faible

Les anciens récepteurs GPS n'étaient pas équipés d'algorithmes de précision pour estimer la précision horizontale et verticale des données collectées. Pour cette raison, nous avons été formés pour regarder nos valeurs PDOP avec l'idée approximative que les valeurs inférieures à 6 étaient assez bonnes et les valeurs inférieures à 4 étaient bonnes. Les valeurs à 9 ou plus signifient que l'utilisateur ne devrait pas compter sur l'exactitude de ces données et devrait attendre qu'une meilleure valeur PDOP puisse être atteinte par les satellites se déplaçant dans un positionnement préférable dans le ciel (ou s'étalant).

Personnellement, je me souviens d'avoir utilisé des ordinateurs de poche Trimble Geo au milieu des années 00, où pendant un été entier, la valeur du PDOP flottait autour de 9 entre 11h30 et 13h00 tous les jours, avec de meilleures valeurs le matin et en fin d'après-midi. Heureusement, ces jours de valeurs PDOP pauvres ont disparu depuis longtemps avec l'arrivée des récepteurs GNSS qui sont capables de suivre les satellites GPS et Glonass et l'ajout de plusieurs satellites. Les meilleurs récepteurs GNSS aujourd'hui peuvent suivre plus de 2 constellations de satellites, ce qui leur donne accès à beaucoup plus de satellites simultanément. Pour cette raison, dans la pratique, nous voyons rarement des valeurs de PDOP supérieures à 4 pour le travail sur le continent américain.

Une autre raison pour laquelle nous devrions ignorer PDOP et nous concentrer sur la précision estimée est que les valeurs PDOP peuvent être trompeuses. Si vous travaillez à l'extérieur, il est probable que la valeur PDOP soit bonne et que la précision estimée soit bonne. Si vous vous déplacez à côté de la canopée ou sous une canopée modérée, le nombre de satellites disponibles qui ne sont pas bloqués par la canopée diminuera d'un certain nombre et la précision estimée diminuera. Cependant, si moins de satellites suivis sous le couvert sont répartis uniformément dans le ciel, les valeurs PDOP seront toujours bonnes. Ainsi, si vous ne regardiez que les valeurs PDOP, vous enregistreriez involontairement des données moins précises, mais vous pensiez qu'elles étaient aussi bonnes que les données que vous collectiez à l'extérieur.

DOP en forêt et potentiellement, une précision dégradée.

Toutes les précisions estimées du récepteur GNSS ne sont pas égales

 Avec le  PDOP défini et expliqué, cela signifie que les utilisateurs peuvent compter sur la précision estimée de leurs récepteurs GNSS pour déterminer s'ils répondent aux exigences de précision du projet. Cependant, tous les récepteurs ne se comportent pas de la même manière. Chaque fabricant de GNSS doit proposer ses propres algorithmes de précision estimés. Ensuite, les fabricants responsables testent leurs algorithmes sans relâche par rapport à des emplacements connus pour affiner leur sortie de précision estimée des récepteurs GNSS.Pendant les tests exhaustifs de Anatum Field Solutions avec des récepteurs Bluetooth GNSS Sub métriques , certains récepteurs prédisent avec plus de précision que d'autres. Dans leurs essais sur le GNSS Surveyor Bad Elf, Eos Arrow 100, Geneq iSXBlue II et Trimble R1, certains résultats ont été surprenants. Tant la sous-estimation de Bad Elf de sa précision et la surestimation de la précision R1. Depuis la publication de cet article, des clients ont signalé une surestimation de précision du R1 similaire.

Exemple: RP location NW Bridge. Trimble R1, la capture d'écran sur la droite a montré une précision estimée à 0,63 mètres, mais l'erreur réelle était de 3,47 mètres. Ceci est une préoccupation majeure parce que les utilisateurs comptent beaucoup sur la précision estimée fournie par le récepteur pour décider quand stocker les données et ensuite enregistrer la précision estimée en tant que métadonnées GNSS dans leur SIG pour prendre des décisions à une date ultérieure. Un résumé rapide des performances réelles du récepteur par rapport aux estimations est le suivant:
Bad Elf GNSS Surveyor – Never over-estimated actual accuracy.
Eos Arrow 100 GNSS – Over-estimated actual accuracy 15% of the time.
Geneq iSXBlue II GNSS – Over-estimated actual accuracy 33.3% of the time.
Trimble R1 without external antenna – over-estimated actual accuracy 100% of the time.
Trimble R1 with external antenna – over-estimated actual accuracy 66.7% of the time
Traduction de l’article suivant :
https://www.anatumfieldsolutions.com/What-is-PDOP-And-Why-its-Obsolete_b_43.html


samedi 18 juin 2016

Comment lire une fiche produit ?

Prenons et comparons quelques récepteurs du marché dits sub métriques et regardons ce qu'il en est:

- le trimble R1
- le arrow 100
- le GisPad pro
- le leica Zeno

Quelques acronymes pour commencer ...
DGPS, DGNSS, SBAS, RTK, mode autonome, etc

DGPS et DGNSS signifie que le signal est corrigé -les signaux provenants des différents satellites sont en effet perturbés à leur arrivée sur terre- La correction de ces signaux est réalisée par plusieurs méthodes (SBAS, réseaux, pivots etc ...)
Le SBAS est un mode de correction différentiel par satellite (on utilise principalement les signaux sur le code
RTK -real times kinematics- est un mode de correction temps réel sur la phase
mode autonome : pas de corrections

on peut se référer à cet article :
http://solutions-gnss.blogspot.fr/search/label/SBAS%20et%20LBAS

Donc quid de la précision des récepteurs quand on lit une documentation technique ?
Le minimum que l'on puisse dire est que tous ne tiennent pas le même langage et que derrière les termes employés, on ne retrouve pas les mêmes informations:
100 cm HRMS pourrait laisser supposer qu'il s'agit bien d'un récepteur sub métrique ?
Et bien non ...
HRMS signifie que l'on prends en compte l'erreur circulaire du récepteur ... sur 66 % des points.
2DRMS signifie que l'on prends en compte 95 % des points!

donc 100 cm x 1.62 = 162 centimètres, c'est à dire, la précision est à plus ou moins 1.62 cm (l'écart possible entre les points est donc de 3.24 mètres au pire!), on est loin du mètre ...

Donc qu'en est il des récepteurs présentés, un tableau ira bien?











On y trouve des informations encore une fois bien précises ...

Considérons le R1 en mode DGPS et la précision donnée est de 75 cm + 1cm ppm ... 1 cm ppm signifie que le signal traité perd en précision 1 cm per miles. Ce qui signifie que si on se trouve à 50 km, on perd 3,1 cm. On est donc à 75 cm HRMS + 3,1 cm à 50 km du pivot de correction, 78 cm HRMS, c'est à dire à 1.24 m en 2DRMS.
A titre d'exemple, le Arrow 100 est à 60 cm 2DRMS et n'est pas tributaire d'un pivot puisque cette précision est temps réel par SBAS.

Et si on perd le différentiel ?
Là par contre, les constructeurs sont souvent pas très loquaces ... et ça a son importance ...
Plus de différentiel, plus de précision !
Deux des constructeurs ne disent rien, seuls les arrow 100 et le GisPad le mentionne ...
et bien, il y a Coast (technologie brevetée) qui permet pendant 45 minutes de garder une précision DGPS, il est de fait impossible de perdre la correction ...

Et quid des coûts des abonnements différentiels -payants-?
Pour GisPad et le Arrow, rien Egnos, qui pré-configure le système Galileo est gratuit !


mardi 14 juin 2016

SBAS / LBAS



Pour comprendre le fonctionnement d’un système d’augmentation spatial (SBAS) comme WAAS/EGNOS/MSAS/GAGAN, nous vous présentons d’abord la méthode conventionnelle de correction différentielle en temps réel, ainsi que les facteurs affectant la précision d’un DGPS local. (À noter que cette section ne traite pas de la correction différentielle de la phase porteuse).


 
Système d’augmentation local (LBAS)
Un DGPS conventionnel implique l’installation d’un récepteur GPS de référence dont l’antenne est placée en un point dont les coordonnées sont connues. Ce récepteur effectue les mesures de distance, en temps réel, vers chacun des satellites GPS. La portée mesurée comprend les erreurs présentes dans le système. Le récepteur de la station de référence calcule la véritable portée, sans les erreurs, connaissant ses propres coordonnées et celles de chaque satellite. La différence entre la portée connue et la portée mesurée de chaque satellite représente l’erreur de portée. Cette erreur est le nombre qui doit être soustrait de la mesure de la distance de chaque satellite afin de corriger les erreurs présentes dans le système. La station de référence transmet les corrections à l’erreur de portée aux récepteurs distants en temps réel.Le récepteur distant corrige ses mesures de portée des satellites à l’aide de ces corrections différentielles, ce qui résulte en un positionnement beaucoup plus précis. Il s’agit là de la stratégie prédominante du DGPS utilisée dans la majorité d’applications en temps réel. Un positionnement qui utilise les corrections générées par un radiophare, par exemple, donnera une précision horizontale de 1 mètre à 5 mètres avec 95 % de fiabilité selon la qualité du récepteur GPS utilisé. Selon le même principe, les systèmes DGPS de courte portée plus sophistiqués (10 à 15 km) peuvent atteindre une précision centimétrique à l’aide d’une phase porteuse. Nous parlons dans ce cas d’un système RTK plutôt qu’un DGPS.


Système d’augmentation spatial (SBAS)
La Federal Aviation Administration des États-Unis a élaboré un système d’augmentation étendu (WAAS – Wide Area Augmentation System) dans le but d’assurer un positionnement très précis à l’industrie de l’aviation. En plus de fournir un service de haute qualité et de précision à cette industrie, ce système est disponible gratuitement à tous les utilisateurs et marchés civils en Amérique du Nord et en Amérique Centrale. Ce service fait partie de la grande catégorie des systèmes d’augmentation spatiaux (SBAS).
Après un essai réussi de 21 jours le 24 août 2000, la Federal Aviation Administration américaine annonçait que son système d’augmentation étendu (WAAS) serait dorénavant en opération 24 heures par jour, sept jours par semaine. Les essais ont démontré que ce signal est précis et fiable. Depuis sa mise en service le 10 juillet 2003, le WAAS a subi quelques modifications à sa constellation et à sa couverture de satellites (PRN 122 et 134 remplacés par PRN 135 et 138 à de nouveaux emplacements; et par l’ajout de stations de surveillance terrestres au Canada et au Mexique en septembre 2007).
D’autres agences gouvernementales ont suivi cet exemple et ont développé des SBAS compatibles pour leurs régions géographiques respectives. En Europe, l’Agence spatiale européenne, la Commission européenne et l’Organisation EUROCONTROL ont développé ensemble le Complément géostationnaire européen de navigation (EGNOS). EGNOS est désormais entièrement déployé et se trouve en phase pré-opérationnelle. Le système doit être certifié sécuritaire pour la sauvegarde de vies humaines avant d’être entièrement opérationnel. De plus, le 28 juin 2007, l’Agence spatiale européenne et l’Agence pour la sécurité de navigation aérienne en Afrique et à Madagascar ont signé une entente de collaboration ayant pour but l’utilisation de la navigation par satellite pour améliorer la sécurité du trafic aérien au-dessus du continent africain.
Au Japon, le Satellite multifonctionnel des transports (MSAS – Satellite-based Augmentation System) a été déployé par le Bureau d’aviation civile du Japon. Les lancements réussis des satellites MTSAT-1R et MTSAT-2 ont été suivis par l’intégration du système pour le MSAS terrestre et les MTSAT, par l’envoi de signaux d’essai à partir des MTSAT. Le but de la transmission des signaux d’essai visait à optimiser la performance du système et à vérifier que les renseignements d’augmentation respectent les exigences de sécurité et de performance. Comme ces essais ont réussi, le MSAS a été mis en service pour utilisation par l’aviation le 27 septembre 2007.
En Inde, la Indian Space Research Organisation (ISRO) et les Autorités aéroportuaires indiennes ont complété avec succès l’essai final d’acceptation du GPS Aided GEO Augmented Navigation system (GAGAN) tel qu’annoncé le 20 novembre 2007 par la Raytheon Company. Ce test d’acceptation final étant complété, l’Inde se dirige maintenant vers la phase suivante du programme, qui étendra le réseau terrestre existant, ajoutera une redondance, et produira l’analyse et la documentation de certification pour la mise en service de la sécurité aérienne. Le satellite Inmarsat 4f1 a été utilisé pour l’essai d’acceptation du système. Dans l’attente du lancement de son propre satellite de communication, le GSAT-4 (prévu pour juin 2009), le ISRO indien a cessé l’émission des signaux d’essai GAGAN.
La Chine a un programme semblable pour un SBAS, le service portant le nom de Chinese Satellite Navigation Augmentation System (SNAS).
Notre gamme peut recevoir les données de correction de tous les SBAS compatibles.



Fonctionnement
Le SBAS incorpore une architecture modulaire, semblable à celle du GPS, incluant une composante terrestre, une composante spatiale et une composante utilisateur :
La composante terrestre comprend les stations de référence, les centres de traitement, un réseau de communication et une station terrestre de navigation (NLES – Navigation Land Earth Station).
La composante spatiale comprend les satellites géostationnaires (par exemple, EGNOS utilise des transpondeurs Inmarsat).
La composante utilisateur comprend l’équipement de l’utilisateur, par exemple un récepteur GNSS Arrow et une antenne.
L’architecture logicielle du SBAS se base sur l’état. Cela signifie qu’une correction distincte est disponible pour chaque source d’erreur plutôt que pour l’effet total sur la portée de mesure de l’équipement de l’utilisateur. Ceci permet de gérer plus efficacement les problèmes de dé corrélation spatiale qu’avec certaines autres techniques, résultant en une performance plus stable du système peu importe l’emplacement géographique par rapport aux stations de référence. Plus particulièrement, le SBAS calcule les erreurs distinctes suivantes :
Erreur ionosphérique
Erreurs de chronométrage du GPS
Erreurs d’orbite des satellites GPS
Les figures ci-dessous montrent les segments terrestres des systèmes WAAS, EGNOS et MSAS, respectivement. En 2007, treize stations de surveillance ont été ajoutées au réseau WAAS existant, augmentant ainsi la couverture ionosphérique de la constellation SBAS. Les emplacements sont indiqués en rouge : 4 en Alaska, 4 au Canada et 5 au Mexique. Segment terrestre WAAS Segment terrestre EGNOS Segment terrestre MSAS (fin 2007)


Segment terrestre MSAS
Pourvu que le réseau de stations de référence SBAS puisse poursuivre un satellite GPS, les corrections d’orbite et de chronométrage seront fournies à ce satellite. Les corrections ionosphériques pour ce satellite ne sont disponibles que si le signal traverse la carte ionosphérique fournie par le SBAS (par exemple la carte ionosphérique WAAS couvre toute la région de l’Amérique du Nord et de l’Amérique Centrale). Par exemple, si un satellite se trouve au sud de votre position actuelle à une faible élévation, le point de percée de l’ionosphère se situera beaucoup plus au sud de votre position puisque l’ionosphère est à une altitude d’environ 60 km. Il doit y avoir une couverture suffisante de la carte ionosphérique au-delà de votre position pour que les corrections ionosphériques se rendent à tous les satellites.
Pour améliorer les renseignements fournis par le SBAS, le GNSS Arrow possède la capacité unique d’extrapoler l’information ionosphérique au-delà de la grille d’émission. Cette fonction élargit la zone de couverture géographique utilisable du système SBAS.
Renseignements sur le signal
Un SBAS transmet les données de correction sur la même fréquence qu’un GPS à partir d’un satellite géostationnaire (segment spatial), permettant l’utilisation du même récepteur utilisé pour la fonction GPS. Un autre avantage à cette transmission du SBAS sur la même fréquence est qu’une seule antenne est nécessaire.
Réception
Comme le SBAS transmet dans la bande L, le signal nécessite une ligne de vue tout comme le GPS afin de maintenir l’acquisition. Choisissons par exemple le WAAS. Actuellement, deux satellites de communication transmettent des données WAAS à usage public. Étant donné leur emplacement, ces satellites peuvent paraître bas à l’horizon, selon votre position géographique sur terre. Dans les régions où les satellites semblent bas à l’horizon, ils sont plus facilement cachés par le terrain, les arbres, les immeubles ou autres objets, ce qui peut résulter en une perte de signal. Plus vous êtes loin de l’équateur et de la longitude du satellite, plus le satellite semblera bas à l’horizon. Heureusement, la technologie COAST atténue ce problème en maintenant la performance du système pendant une perte de signal assez prolongée du SBAS.
Couverture globale du SBAS
La figure ci-dessous illustre la couverture globale actuelle du SBAS. Cette figure présente une couverture approximative du signal pour chaque constellation SBAS. Bien qu’il y ait une couverture géographique à des altitudes plus élevées, l’utilisation pratique du SBAS se limite aux environnements où une ligne de vue relativement constante des satellites par le système GNSS Arrow est disponible.
Couverture globale du SBAS
La carte ci-dessous illustre la couverture ionosphérique de chaque constellation SBAS. Pour WAAS, EGNOS et MSAS, les grilles illustrées sont les grilles réelles, sans extrapolation. La grille montrée pour GAGAN a été enregistrée par un GNSS Arrow pendant la phase finale de l’essai d’acceptation et n’est donc pas la grille officielle des autorités indiennes.

Extrapolation de la carte ionosphérique SBAS
Afin d’améliorer la carte ionosphérique fournie par le SBAS, les récepteurs GNSS Arrow extrapolent une carte ionosphérique plus étendue que celle émise, élargissant ainsi sa couverture efficace. Ceci permet d’utiliser avec succès le GNSS Arrow dans les régions où les produits concurrents ne peuvent fonctionner. Par exemple, l’extrapolation améliore la couverture du secteur nord de l’Amérique du Sud pour les signaux WAAS, et de la partie nord de l’Afrique pour les signaux EGNOS, etc.
Il est à noter que le processus d’estimation des corrections ionosphériques au-delà de l’émission du SBAS ne sera pas aussi précis que si la carte SBAS était elle-même plus étendue. Cette différence peut causer une dégradation mineure de la précision. La figure ci-dessous illustre l’émission ionosphérique réelle des signaux WAAS et EGNOS, ainsi que la version extrapolée. Comme on peut le voir, la grille extrapolée s’étend plus loin que l’émission réelle dans toutes les directions, améliorant la couverture efficace.

Traitement des erreurs – Différences entre LBAS et SBAS
Outre l’affaiblissement de la précision et les trajets multiples (erreurs qui ne peuvent pas être résolues par une correction différentielle), de nombreux facteurs peuvent affecter la précision du positionnement auquel on peut s’attendre d’un système DGPS. Les plus importantes de ces influences comprennent :
Distance entre l’utilisateur distant et la station de référence (erreurs atmosphériques et d’orbite)
De quand datent les corrections différentielles reçues
Conditions atmosphériques à la position de la station de base et de l’utilisateur distant
Qualité du récepteur GPS utilisé à la station de référence et aux stations distantes
Proximité de la station de référence
Dans un LBAS, la distance entre l’utilisateur distant et la station de référence peut parfois être considérable, notamment si des radiophares DGPS de 300 kHz sont utilisés. Par conséquent, certaines erreurs associées au GPS de la station de référence diffèrent quelque peu de celles associées à l’emplacement distant. Cette décorrélation spatiale des erreurs peut causer un déport du positionnement relatif par rapport aux coordonnées absolues du récepteur distant. Ce déport peut atteindre un mètre par 100 km (62 milles) de distance entre la station de référence et le récepteur distant.
Les causes de décorrélation sont :
• Erreurs d’orbite du satellite GPS (importantes)
• Erreurs ionosphériques (peuvent être plus importantes selon le niveau d’activité)
• Erreurs troposphériques (moins importantes)
Les erreurs d’orbite du satellite GPS sont habituellement plus graves dans le cas de systèmes différentiels locaux comme des radiophares. L’effet de décorrélation est tel que l’erreur d’orbite du satellite se projette différemment sur les mesures de portée du récepteur de référence et du récepteur distant. À mesure que la distance séparant les récepteurs augmente, l’erreur d’orbite ne se projette pas de la même façon sur les portées, et le processus de différentiation de mesure ne l’annulera pas complètement. Les réseaux SBAS, qui utilisent plusieurs stations de référence, peuvent calculer plus précisément le vecteur d’orbite de chaque satellite. Le correcteur qui en résulte est géographiquement indépendant, de sorte qu’une très faible dé corrélation se produit en ce qui a trait au positionnement dans le réseau.
L’ionosphère et la troposphère causent toutes deux des erreurs de mesure dans les signaux reçus par le GPS. La troposphère est la portion humide de l’atmosphère, la plus près du sol. À cause de l’humidité, la réfraction des signaux GPS à plus faible altitude peut causer une distorsion des mesures des satellites. La source d’erreur est facilement modelée à l’intérieur du récepteur GPS et ne présente pas de problème grave.
L’erreur causée par l’ionosphère est plus importante, cependant, et n’est pas facile à corriger. L’ionosphère est la couche chargée de l’atmosphère responsable de l’aurore boréale. Des particules chargées provenant du soleil ionisent cette portion de l’atmosphère, résultant en une couche atmosphérique électriquement active. Cette activité électrique nuit aux signaux GPS qui pénètrent cette couche, affectant les portées mesurées. Ce qui rend difficile l’élimination de l’effet de l’ionosphère est qu’il varie chaque jour, et même d’heure en heure, à cause du cycle solaire de 11 années et de la rotation de la terre. Au cours de l’été 2001, le cycle solaire atteignait son point le plus haut des 11 années, et on notait un refroidissement graduel de l’ionosphère dans les années qui ont suivi, accompagné d’une activité ionosphérique plus réduite. L’élimination de l’effet ionosphérique dépend de l’architecture du réseau différentiel. Les radiophares DGPS, par exemple, utilisent une approche plus conventionnelle que le WAAS ou le SBAS en général. Les radiophares DGPS utilisent une seule station de référence, qui fournit des corrections d’erreur GPS en temps réel basées sur des mesures effectuées à son emplacement. Il est possible que l’état de l’ionosphère soit différent à la position de l’utilisateur distant et à celle de l’unique station de référence. Ceci peut produire une source d’erreur qui n’est pas entièrement corrigée et qui risque de dégrader la précision du positionnement, plus la distance est grande entre la station de référence et l’utilisateur distant.
Les systèmes SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN, etc.) utilisent une approche différente, se servant plutôt d’un réseau de stations de référence dans des endroits stratégiques pour prendre des mesures et modeler l’ionosphère en temps réel. Les mises à jour de la carte ionosphérique sont envoyées en continu afin de corriger la position de l’utilisateur à mesure que l’ionosphère change. Comparativement à l’utilisation d’un radiophare DGPS, l’effet de la proximité géographique à une seule station de référence est minimisé, ce qui résulte en une performance plus cohérente du système dans tous les emplacements du réseau.
Retard des corrections
Le délai des corrections différentielles affecte à un degré moindre la précision du positionnement du récepteur distant puisque la magnitude du SA a été ramenée à zéro en 2000. Les retards dépendent de ce qui suit :
Le temps nécessaire à la station de référence pour calculer les corrections
Le débit de la liaison radio
Le temps nécessaire au signal pour atteindre l’utilisateur
Le temps requis par le récepteur différentiel distant pour démoduler le signal et le communiquer au récepteur GPS.
Toute perte de données lors de problèmes de réception
La plupart de ces délais exigent moins d’une seconde, quoique dans certains cas, en fonction de la quantité d’information transmise, un délai total de trois à cinq secondes peut se produire. L’effet de ces délais est mitigé par la technologie COAST incorporée dans les GPS Arrow. Cette technologie est particulièrement utile lors de la perte de signal DGPS lorsque l’âge des corrections augmente à chaque seconde de perte de signal.
Qualité du récepteur GPS
La qualité du récepteur GPS influence dramatiquement la précision du positionnement. Les GPS bas de gamme, comme les nombreux récepteurs portatifs ou fixes abordables, ont habituellement une précision horizontale de 3 à 10 mètres dans 95 % des cas. La précision d’un produit donné dépend des caractéristiques de performance du récepteur en question. Les récepteurs GPS plus précis peuvent atteindre une précision horizontale submétrique dans 95 % des cas en utilisant des transmissions DGPS en temps réel. La gamme de GPS Arrow se situe dans cette dernière catégorie.

vendredi 10 juin 2016

Précision des récepteurs GNSS en SIG, une étude comparative.



Pris la main dans le sac ?


Il y a peu d'articles sur la qualité des récepteurs depuis que le département américain à la foresterie ne publie plus ses résultats.
Alors, ne boudons pas notre plaisir quand un organisme indépendant met les points sur le i!
Anatum Field Solution est une société américaine qui loue des appareils GNSS de toutes marques, et comme malheureusement peu de sociétés marchandes, AFS a voulu répondre à ses clients sur la fiabilité de ses machines ...

Quatre récepteurs , dits sub métriques ont été mis en test: 

Le arrow 100, le iSXBlue (conçus par la même personne que le Arrow), le R1 de Trimble, et le Bad Elf GNSS (basé sur une puce u-blox), avec en comparaison le GeoXH 6000 avec floodlight ...

L'article est disponible à cette adresse:

Alors ?
Déjà quelques rappels sur la précision annoncée:
Le Trimble R1 est annoncé à 100 cm RMS (68 % des Points), c'est à dire 162 cm en 2DRMS (95 % des points), on est assez loin du sub métrique.
Ensuite, une position GNSS n'est pas une position géographique, mais il faut transformer cette valeur (on rappelle que le WGS084 n'existe plus) en position géographique, il faut donc appliquer trois transformations : projection, application d'une grille altimétrique et datum ...

Donc après présentation de la méthodologie, plusieurs rappels de l'auteur qui sont autant de piqures de rappel... Notre bonne langue de Molière pourrait parler de précision ... (en Anglais, cette notion se traduit par accuracy et precision, en gros, un récepteur peut mettre tous les points dans un rayon de 5 cm, mais à 2 mètres de la réalité, le récepteur aura donc une accuracy abominable, avec une précision excellente, en français, si on omet, accuracy, on dira qu'il a une précision géniale)
http://gpsworld.com/gpsgnss-accuracy-lies-damn-lies-and-statistics-1134/

Bon, un article avec autant de digressions, et pour arriver où ?

Bien, les résultats!

 

Worst Performing GNSS Receivers (les pires):
R1, GeoXH, Bad Elf ...

Best Performing GNSS receivers
Arrow 100 et iSXBlue

Vous vous direz sans nuls doutes que si je re transcris cet article, c'est pour mettre en avant nos récepteurs  ...
... ce qui n'est pas faux non plus!

Mais la conclusion de l'auteur est bien plus sévère qu'il n'y parait:

 

Non seulement, les indications de précision de certains constructeurs sont fausses, mais il y a encore pire ...
Non seulement la précision annoncée sur papier n'est pas au rendez vous, mais les indications de précision venant du récepteur sont strictement fausses.
Pour exemple, quand le Trimble R1 annonçait pendant les tests une précision de 63 cm, le point dans la réalité était à 3.47 mètres ... en gros, à 3 m près, avec un R1, on ne peut pas savoir si on se trouve à gauche ou à droite d'une autoroute (d'un autre coté, on a avec Trimble quelques chances d'être sur la bonne voie , mais de quel  coté? ...)