Un positionnement par GNSS: le DGPS

Séminaire INRETS : «GPS et précision: comment avoir les deux?» Un positionnement par GNSS: le DGPS François FUND Doctorant 3ème année Laboratoire de Géodésie et Géomatique de l ESGT/CNAM 1, Bd Pythagore 72000 Le Mans François FUND Séminaire INRETS DGPS page 1 Bron, le 2 décembre 2008

Plan 1. Généralités sur les systèmes GNSS 2. Les signaux GPS 2.1. Les observables de pseudo-distance 2.2. Les observables de phase 2.3. Les sources d erreurs: la propagation atmosphérique 2.3.1. L ionosphère 2.3.2. La troposphère 2.4. Autres sources d erreurs 2.5. Equations développées des observables GPS 3. Procédés statistiques de positionnement par GPS 3.1. La méthode des moindres carrés 3.2. Le filtre de Kalman François FUND Séminaire INRETS DGPS page 2 Bron, le 2 décembre 2008

4. Stratégies de positionnement par GPS 4.1. Le positionnement absolu ou «naturel» 4.1.1. Positionnement «naturel» avec code seul 4.1.2. Le lissage du code par la phase («smoothing») 4.1.3. Positionnement absolu avec phase 4.2. Le positionnement différentiel 4.2.1. Principes généraux 4.2.2. Une méthode: la différenciation des observations 4.2.3. Une seconde méthode: le calcul de corrections 4.2.4. Application en temps réel 5. Les systèmes d augmentation DGPS (SBAS) 6. Bilan 5.1. Les SBAS globaux 5.2. Les SBAS régionaux 5.3. Les réseaux nationaux François FUND Séminaire INRETS DGPS page 3 Bron, le 2 décembre 2008

1. Généralités sur les systèmes GNSS François FUND Séminaire INRETS DGPS page 4 Bron, le 2 décembre 2008

GNSS : Global Navigation Satellite System Comprend : NAVSTAR GPS : système américain (depuis 1970) GLONASS : système russe (depuis 1970) GALILEO : système européen (2013?) Chinese Navigation Satellite System: Compass (Beidou-2) (2009?) Indian Regional Navigation Satellite System (2012?) Quazi-Zenith Satellite System: système japonais (2012?) François FUND Séminaire INRETS DGPS page 5 Bron, le 2 décembre 2008

Caractéristiques orbitales: GPS GLONASS # de sat. 31 17 Plans orbitaux 6 (~55 ) 3 (~65 ) Excentricité Faible Forte Période de révolution 11h 56min 11h 15min Altitude ~20 000 km ~19 000 km GPS + GLONASS GALILEO COMPASS IRNSS QZSS # de sat. 30 5+30 3+4 4 Orbites Géostat.(0 ) Géostat. (0 ) 3 plans inclinés + + à 56 Inclinées à 45 Géosynchrones Premiers lancements Géosynchrones inclinées 28/12/2005 31/10/2000 mi-2009? 2009? François FUND Séminaire INRETS DGPS page 6 Bron, le 2 décembre 2008

Etat de la constellation GPS (au 21/07/08): Bloc # sat. L1 C/A L1 P/Y L1 M L2 C L2 P/Y L2 M L5 I 0 II 0 II-A 13 II-R 12 II-R-M 6 II-F 0 Signal M : militaire Signal C : Civil Signal L5: lancements bloc II-F prévus début 2009 Satellite GPS II-F François FUND Séminaire INRETS DGPS page 7 Bron, le 2 décembre 2008

Signaux des constellations II-A et II-R: FREQUENCE FONDAMENTALE 10,23MHz : 10 154 L1 1575,42 MHz Code C/A 1,023 MHz Code P 10,23 MHz 120 L2 1227,60 MHz Code P 10,23 MHz 50 BPS MESSAGE SATELLITE François FUND Séminaire INRETS DGPS page 8 Bron, le 2 décembre 2008

2. Les signaux GPS François FUND Séminaire INRETS DGPS page 9 Bron, le 2 décembre 2008

2.1. Les observables de pseudo-distance (modèle simplifié) (1/2) Mesure basée sur la mesure du temps de propagation du signal entre l antenne satellite et l antenne récepteur rapporté en distance avec la célérité j c. Δ t = t t i R E Mais, horloges satellite ET récepteur biaisé/temps GPS j ( ) ( ) j c. Δ t = t dt t dt i R Ri E E Donc : R = c Δ t = + c dt dt. ρ.( ) j j j j i i i E Ri En pratique : Basé sur le calcul du temps de corrélation de la réplique du code pseudo-aléatoire (C/A ou P) généré par le récepteur avec le code reçu du satellite (signal créneau) François FUND Séminaire INRETS DGPS page 10 Bron, le 2 décembre 2008

2.1. Les observables de pseudo-distance (modèle simplifié) (2/2) Biais d horloge satellite dt j Code généré «trop tôt» Heure d envoi Code généré par le satellite Heure de réception Code reçu du satellite Code généré localement Biais d horloge récepteur dt i dt j Réplique générée «trop tard» Δt Durée vraie du parcours Durée mesurée François FUND Séminaire INRETS DGPS page 11 Bron, le 2 décembre 2008

2.2. Les observables de phase (modèle simplifié) (1/2) Basé sur la mesure (biaisée) de déphasage entre la réplique du signal de la porteuse (L1 ou L2) générée par le récepteur avec le signal reçu du satellite Δ =Φ Φ j j ϕ i Ri E Problème : Le caractère sinusoïdal du signal ne permet pas une mesure proche de la distance récepteur-satellite; déphasage entre 0 et 1 - La mesure de phase est ambiguë - Un terme d ambiguïté par satellite à t: nombre de cycles réalisés par le signal entre satellite et récepteur Mais : récepteurs possèdent compteur de cycles permettant de mettre à jour la mesure de déphasage à des valeurs entières j ( ) nt ( ) j λ. Δ ϕ = Φ Φ + i Totale Ri E R François FUND Séminaire INRETS DGPS page 12 Bron, le 2 décembre 2008

2.2. Les observables de phase (modèle simplifié) (2/2) Le compteur de cycle permet de lever le caractère stochastique du nombre de cycles inconnus réalisés par le signal - Le terme d ambiguïté est constant - Une valeur différente pour chaque satellite Sans compteur: un terme pour chaque époque et satellite Donc : défaut de rang de 4 des équations normales (cf. moindres carrés) à chaque époque en positionnement absolu (coordonnées + offset récepteur) Avec compteur: redondance des observations et estimation possible pour périodes sans sauts de cycles ou absence de données François FUND Séminaire INRETS DGPS page 13 Bron, le 2 décembre 2008

2.3. Les sources d erreurs: la propagation atmosphérique L atmosphère terrestre : François FUND Séminaire INRETS DGPS page 14 Bron, le 2 décembre 2008

2.3.1. L'ionosphère (1/4) - S étend de 60 à 800 km environ - Milieu contenant des électrons qui affectent les ondes radio - Phénomène à variations spatiotemporelles -Dépend de l activité solaire Cycle d environ 11 ans - Période 2007-2009: effets iono minimum François FUND Séminaire INRETS DGPS page 15 Bron, le 2 décembre 2008

2.3.1. L'ionosphère (2/4) Indice de réfraction modélisé par un développement polynomial : c2 c3 c4 n ph = 1+ + + +... 1+ 2 3 4 f f f c f 2 2 pour les ondes porteuses (L1 et L2) n gr 1 c f 2 2 pour les ondes modulées (C/A et P) - Effets iono dépendent de la fréquence du signal - Les ondes L1 et L2 sont accélérées - Les ondes de code sont ralenties Ionosphère = milieu dispersif De l ordre de 0 à 15 m au zénith et jusqu à 45 m à basse élévation!! François FUND Séminaire INRETS DGPS page 16 Bron, le 2 décembre 2008

2.3.1. L'ionosphère (3/4) Le coefficient c 2 dépend du nombre d électrons libres Une correction ionosphérique est : δρ 40.3 = + / TEC f iono gr / ph 2 Avec récepteurs bi-fréquences, élimination par combinaison «iono-free» (LC) Avec pseudo-distance : Avec phase : f f RIF = R R f f f f 2 2 1 2. 2 2 1. 2 2 2 1 2 1 2 f f f Φ IF = Φ Φ f f f f 2 1 1 2. 2 2 1. 2 2 2 1 2 1 2 Soit : R = 2.546. R 1.982. R Φ IF = 2.546. Φ1 1.546. Φ2 IF 1 2 Bruit combinaison LC > bruit sur L1/L2 ou R1/R2!! Pour courtes lignes de base, combinaison à éviter car effets corrélés donc éliminés par simple différence François FUND Séminaire INRETS DGPS page 17 Bron, le 2 décembre 2008

2.3.1. L'ionosphère (4/4) - Dépend de l élévation - Une valeur par satellite car milieu considéré non isotrope François FUND Séminaire INRETS DGPS page 18 Bron, le 2 décembre 2008

2.3.2. La troposphère (1/3) S étend de 0 à 10/12 km d altitude Milieu électroniquement neutre Indice de réfraction dépend seulement de pression partielle air sec, température et pression partielle vapeur d eau : PS e n = k + T T 1. + k2. k3. e T 2 Troposphère = milieu non dispersif Au zénith : effets troposphériques valent : ZTD. = 10 6. n ds Peuvent atteindre 2/3 m au zénith et jusqu à 30 m à basses élévations!! Problème principal: détermination de la contribution humide François FUND Séminaire INRETS DGPS page 19 Bron, le 2 décembre 2008

2.3.2. La troposphère (2/3) Première solution: modélisation Nombreux modèles de correction troposphérique Utilisent une décomposition en atmosphère hydrostatique et humide (85% et 15% des effets) ZTD = ZHD + ZWD Partie hydrostatique Partie humide Mais, modélisation de l humidité délicate, aujourd hui aucun modèle efficace Deuxième solution: estimation Pour longues lignes de base (> 100/200 km), estimation de ZWD François FUND Séminaire INRETS DGPS page 20 Bron, le 2 décembre 2008

2.3.2. La troposphère (3/3) François FUND Séminaire INRETS DGPS page 21 Bron, le 2 décembre 2008

2.4. Autres sources d erreurs (1/3) Les orbites: - Dépend de l orbite choisie : - Orbites radiodiffusées : 160 cm - Orbites précises (sp3) : <5 cm à ~10 cm - Effet réduit en positionnement différentiel, suivant longueur ligne de base db dr - Règle géométrique : = B R Ligne de base Orbites Radiodiff. Précises 1km ~0 ~0 100km 8.0mm 0.5mm 1000km 80mm 5.0mm François FUND Séminaire INRETS DGPS page 22 Bron, le 2 décembre 2008

2.4. Autres sources d erreurs (2/3) Les multitrajets: Lors des mesures GPS, hypothèse de trajectoire rectiligne Mais, possibilité de réflexion sur surfaces réfléchissantes et surestimation des mesures Effet perturbateur < 1 cycle, pouvant gêner la résolution des paramètres Solutions multiples : choix du site, angle d élévation minimum des satellites, antenne chock ring... François FUND Séminaire INRETS DGPS page 23 Bron, le 2 décembre 2008

2.4. Autres sources d erreurs (3/3) Les variations de centre de phase (PCV) Mesure des phases contenues dans un volume dépendant de l élévation De l ordre de quelques millimètres à basse élévation!! Ex: correction antenne LEICA 303 François FUND Séminaire INRETS DGPS page 24 Bron, le 2 décembre 2008

2.5. Equations développées des observables GPS Mesures de pseudo-distance : Mesures de phase :.( ),,,,,,, R = ρ + c dt dt + δρ + δρ + δρ + δρ + δρ + δρ + δρ j j j j iono j tropo j multi j antenne j orbite j rel j elec i i E Ri i i i i i i i ( ),,,,,,,, L = ρ + c. dt dt λ. N δρ + δρ + δρ + δρ + δρ + δρ + δρ + δρ j j j i j j iono j tropo j multi j antenne j PCV j orbite j rel j elec i i E R i i i i i i i i i Avec :, - δρ j antenne i Les erreurs liées aux excentrements d antennes -, δρ Les erreurs liées à la relativité : plus la vitesse d un mobile j rel i est grande, moins le temps passe vite ; v sat = 3km/s, - δρ j elec i Les retards électroniques François FUND Séminaire INRETS DGPS page 25 Bron, le 2 décembre 2008

3. Procédés statistiques de positionnement par GPS François FUND Séminaire INRETS DGPS page 26 Bron, le 2 décembre 2008

3.1. La méthode des moindres carrés classique Procédé basé sur la redondance d observations et un modèle d observation linéaire de la forme : A. ˆ = B+ vˆ Principe : A chaque jeu d observations, sont associées des équations linéaires permettant de rechercher un estimateur sans biais qui minimise la quantité : = vˆ / σ 2 2 2 i i i Cet estimateur a pour expression (tirée des équations normales) : χ T ( ) 1 ˆ T = A. P. A. A. PB. De variance-covariance, a priori : T ( A PA) 1 ˆ =.. François FUND Séminaire INRETS DGPS page 27 Bron, le 2 décembre 2008

3.2. Le filtre de Kalman (1/2) Principe statistique tenant compte d informations a priori sur le mouvement du point Compromis pour: - mesures de faibles précisions - faible redondance d observations (positionnement dynamique) - fiabilité du positionnement Modèle de transition Équation d observation État à k État prédit à k+1 Vers k+2 État estimé à k+1 Observations prédites Mise à jour Observations mesurées Gain de Kalman François FUND Séminaire INRETS DGPS page 28 Bron, le 2 décembre 2008

3.2. Le filtre de Kalman (2/2) Système matriciel fondamental: k + 1 = Ak. k + vk + 1 ( S ): Yk + 1 = H k + 1. k + 1 + wk + 1 Avec : - : le vecteur d état du système - A : la matrice de transition d état - Y : le vecteur des observations - H : la jacobienne - v et w les bruits respectifs de l équation d état et de l équation d observation On suppose les bruits blancs, gaussiens et indépendants On a alors : 1/2 ( i ) 1/2 ( 0, i ) vi N 0, Q Qi 0 ; E( vi, wi) = w 0 R i N R i La difficulté du filtre est le réglage des variances des bruits François FUND Séminaire INRETS DGPS page 29 Bron, le 2 décembre 2008

4. Stratégies de positionnement par GPS François FUND Séminaire INRETS DGPS page 30 Bron, le 2 décembre 2008

4.1. Le positionnement absolu ou «naturel» C/A L1 L2 P1 P2 Code seul Temps Différé Temps Rarement utilisé GPS naturel civil Réel GPS naturel militaire Naturel Code lissé par la phase Temps Différé Temps Réel Rarement utilisé GPS naturel civil lissé par la phase Code + phase Temps Différé Temps réel Possible Possible François FUND Séminaire INRETS DGPS page 31 Bron, le 2 décembre 2008

4.1.1. Positionnement «naturel» avec code seul (1/6) Moindres carrés: Equation d observation standard: R = ρ cdt. + v j j j i i Ri i Ensemble des sources d erreurs corrigées a priori ou absorbées dans le bruit 4 paramètres à estimer par époque :, Y, Z (coordonnées géocentriques) et dt i Equation nécessite linéarisation au 1 er ordre de Taylor Formation du système : ( k0 ) ( ) R R cdt j j j i i = ρi ( k0) +. k k0. Ri k 0 ( k0 ). ( ) R R R j j j i i i ( k0) = k k0 k 0 Système non linéaire donc estimation récursive François FUND Séminaire INRETS DGPS page 32 Bron, le 2 décembre 2008

4.1.1. Positionnement «naturel» avec code seul (2/6) Exemple: station VOUR (sud de Lyon) sur 24h le 16/11/2008 (jour 321) Moindres carrés σ Nord ~1.4m ; σ Est ~1.8m ; σ Up ~4.0m François FUND Séminaire INRETS DGPS page 33 Bron, le 2 décembre 2008

4.1.1. Positionnement «naturel» avec code seul (3/6) Moindres carrés σ Nord ~0.7m ; σ Est ~0.9m ; σ Up ~2.0m Réduction de 50%!! François FUND Séminaire INRETS DGPS page 34 Bron, le 2 décembre 2008

4.1.1. Positionnement «naturel» avec code seul (4/6) Filtre de Kalman (étendu): Exemple de modèle : on suppose que l antenne ne bouge pas entre 2 époques ˆ = ˆ ; Yˆ = Yˆ ; Zˆ = Zˆ ; cdt. ˆ = cdt. ˆ ; + + + + k+ 1 k k+ 1 k k+ 1 k k+ 1 k Les observations prédites sont les observables de pseudo-distance : ( ) Rˆ = ρ ˆ, Yˆ, Zˆ cdt. ˆ j k+ 1 i k+ 1 k+ 1 k+ 1 Ri En mode statique, modèle fiable Observations pondérées comme pour moindres carrés En mode cinématique, modèle moins fiable car introduction vitesse (voire accélération), utilisation mesures Doppler? Par rapport aux moindres carrés, filtre de Kalman lisse solution car compromis entre mesures et modèle François FUND Séminaire INRETS DGPS page 35 Bron, le 2 décembre 2008

4.1.1. Positionnement «naturel» avec code seul (5/6) Filtre de Kalman François FUND Séminaire INRETS DGPS page 36 Bron, le 2 décembre 2008

4.1.1. Positionnement «naturel» avec code seul (6/6) Filtre de Kalman: - Effet de lissage fonction de la confiance accordée au modèle - Avec confiance «lâche», solution équivalent celle des moindres carrés Valeurs moyennes des variations inter-epoques (amélioration relative en %) Ecart-type du modèle σ=1m σ=10cm σ=1cm Nord 30cm 30cm (0%) 10cm (66%) Est 40cm 40cm (0%) 10cm (75%) Up 100cm 70cm (30%) 10cm (90%) François FUND Séminaire INRETS DGPS page 37 Bron, le 2 décembre 2008

4.1. Le positionnement absolu ou «naturel» C/A L1 L2 P1 P2 Code seul Temps Différé Temps Rarement utilisé GPS naturel civil Réel GPS naturel militaire Naturel Code lissé par la phase Temps Différé Temps Réel Rarement utilisé GPS naturel civil lissé par la phase Code + phase Temps Différé Temps réel Possible Possible François FUND Séminaire INRETS DGPS page 38 Bron, le 2 décembre 2008

4.1.2. Le lissage du code par la phase («smoothing») Technique alternative cherchant à tirer profit des avantages de chaque observable pour s affranchir de leurs défauts Phase : mesure précise MAIS ambiguë et avec des «trous» Code : mesure continue MAIS fortement bruitée Idée: algorithme récursif estimant le code lissé à t+1 en utilisant une moyenne pondérée entre la mesure de code à t et la valeur lissée à t, elle-même corrigée de la variation de phase (en mètres) entre t et t+1 Équation fondamentale : Avec : SM ( SM ) ( + 1 ) =. ( + 1) + ( 1 ). ( ) +λφ. ( + 1 ) λφ. ( ) R t wr t w R t t t ( t ) R( ) R SM = 0 t 0 Le poids w est décroissant avec les époques pour donner de plus en plus de confiance à la mesure de phase François FUND Séminaire INRETS DGPS page 39 Bron, le 2 décembre 2008

4.1. Le positionnement absolu ou «naturel» C/A L1 L2 P1 P2 Code seul Temps Différé Temps Rarement utilisé GPS naturel civil Réel GPS naturel militaire Naturel Code lissé par la phase Temps Différé Temps Réel Rarement utilisé GPS naturel civil lissé par la phase Code + phase Temps Différé Temps réel Possible Possible François FUND Séminaire INRETS DGPS page 40 Bron, le 2 décembre 2008

4.1.3. Positionnement absolu avec phase Principe du Precise Point Positioning (PPP) - Possibilité avec récepteur mono-fréquence - Problématique des ambiguïtés: - A la première époque: plus d inconnues que de paramètres - Nécessité de rester plusieurs époques pour temps d initialisation - Opération à itérer à chaque coupure de signal - Précision accrue: de l ordre de 10cm en planimétrie et quelques décimètres en altimétrie!! - Application en temps réel délicate François FUND Séminaire INRETS DGPS page 41 Bron, le 2 décembre 2008

4.2. Le positionnement différentiel C/A L1 L2 P1 P2 Code seul Temps Différé Temps Réel DGPS standard DGPS standard Différentiel Code lissé par la phase Temps Différé Temps Réel DGPS «précis DGPS «précis» Code + phase Temps Différé Temps réel Statique Stop&Go Statique RTK François FUND Séminaire INRETS DGPS page 42 Bron, le 2 décembre 2008

4.2.1. Principes généraux (1/2) Objectifs : Eliminer ou réduire les erreurs corrélées et communes entre deux récepteurs Obtenir positions avec précisions de quelques décimètres voire du mètre Processus : Utilisation de deux récepteurs dont un sur point connu Récepteurs généralement mono-fréquence (à bas coût) sur code C/A Détermination du vecteur 3D entre les deux récepteurs François FUND Séminaire INRETS DGPS page 43 Bron, le 2 décembre 2008

4.2.2. Une méthode: la différenciation des observations Cette méthode s appuie sur le caractère commun des erreurs liées aux observations entre deux récepteurs Utilisation des doubles différences de mesure: - Simple différence annule termes d horloges satellites et erreurs liées aux orbites - Double différence annule termes d horloges récepteurs ( ) ( ) ( ) ( ) Δ R = R R R R kl, j j l l i, j i k i k Δ R = ρ ρ ρ ρ kl, j j l l i, j i k i k Pour courtes lignes de base, effets atmosphériques corrélés: ΔIi ΔTi j, l, k j, l, k 0 0 François FUND Séminaire INRETS DGPS page 44 Bron, le 2 décembre 2008

4.2.3. Une seconde méthode: le calcul de corrections La station de base connaît sa position, il peut donc calculer une correction: ( ) =ρ ( ). ( ) ( ) PRC t t c dt t R t j j j i i Ri i Une correction est calculée pour chaque satellite à chaque époque sur les pseudodistances uniquement Le problème du temps de latence est réduit par une modélisation des corrections au 1er ordre PRC j i j j ( t ) = PRC ( t ) + RRC ( t )(. t t ) R i R Positionnements précis à quelques décimètres. Pour longues lignes de base, modélisation des erreurs i E R E PRC : Pseudo-Range Correction RRC : Range-Rate Correction François FUND Séminaire INRETS DGPS page 45 Bron, le 2 décembre 2008

4.2.4. Application en temps réel Données du récepteur fixe OU corrections envoyées par message RTCM SC-104: - Données: format RTCM 19 - Correction: format RTCM 21 Plusieurs moyens pour véhiculer les informations: -Radio -GSM -GPRS - Internet Traitement des observables corrigées en «zéro différence» par moindres carrés ou filtre de Kalman François FUND Séminaire INRETS DGPS page 46 Bron, le 2 décembre 2008

5. Les systèmes d augmentation DGPS ou Satellite-Based Augmentation System (SBAS) François FUND Séminaire INRETS DGPS page 47 Bron, le 2 décembre 2008

5.1. Les SBAS globaux (GSBAS) (1/5) Intérêt: réaliser un positionnement différentiel SANS station de base propriétaire Principe : 1/ Chaque station d un réseau de stations bi-fréquences mondial calcule ses propres corrections 2/ Les corrections sont envoyées aux centres de contrôle (Network Control Centre) qui vérifient leurs fiabilités et intégrités 3/ Les corrections, épurées, sont transmises à un satellite géostationnaire qui les diffuse sur sa zone de couverture, sous forme d une grille 4/ Le récepteur, grâce à sa position approchée pondère les corrections avec les distances le séparant des stations de référence et de la qualité intrinsèque des corrections François FUND Séminaire INRETS DGPS page 48 Bron, le 2 décembre 2008

5.1. Les SBAS globaux (GSBAS) (2/5) Intérêt des stations de base bi-fréquences: usage de la combinaison dîte «geometry-free» qui estime les effets ionosphériques Autre sources d erreur: utilisation de produits et modèles précis Différents services fournisseurs: 2 2 f1. f2 R GF =. 1 2. 2 2 f f 2 1 ( R R ) 40.3 TEC - OmniSTAR de Fugro www.omnistar.nl - Starfire de NavCom Technology www.navcomtech.com/starfire - Veripos de Subsea 7 www.veripos.com Services payants: ex, OmniSTAR au moins 800$/an François FUND Séminaire INRETS DGPS page 49 Bron, le 2 décembre 2008

5.1. Les SBAS globaux (GSBAS) (3/5) Stations de référence utilisées: stations IGS ou autres Ex: réseau de référence européen Veripos Système de référence: ITRF 2005 François FUND Séminaire INRETS DGPS page 50 Bron, le 2 décembre 2008

5.1. Les SBAS globaux (GSBAS) (4/5) 1 satellite géostationnaire par zone du monde Ex: service OmniSTAR François FUND Séminaire INRETS DGPS page 51 Bron, le 2 décembre 2008

5.1. Les SBAS globaux (GSBAS) (5/5) Différentes précisions fournies: ex d OmniSTAR: -Virtual Base Station (VBS) : Les corrections sont issues de mesures mono-fréquences cherchant à réduire les erreurs d orbite, d horloge et d atmosphère Les corrections utilisées sont celles utilisées au lieu de la position approchée du récepteur (à quelques mètres près) Précision annoncée : 70 cm en planimétrie -OMNISTAR High Performance/Extended Preformance (HP/P) Un réseau de stations bi-fréquences calcule des corrections de haute qualité, en éliminant notamment les erreurs ionosphériques Un second réseau, indépendant du premier, estime les erreurs liées aux orbites et aux horloges Précision annoncée : 10 cm en planimétrie et 15 cm en hauteur Nombreux fournisseurs de matériels GPS compatibles : Sokkia, Thalès, Topcon, Trimble François FUND Séminaire INRETS DGPS page 52 Bron, le 2 décembre 2008

5.2. Les SBAS régionaux (RSBAS) Actuellement en service et/ou développement MAIS gratuit: Amérique du Nord: WAAS (Wide Area Augmentation System) Opérationnel depuis 2003 Europe: EGNOS (European Geostationary Overlay Service) Premiers test réalisés en 2005, certification en 2009 - Inde : GAGAN (GPS Aided GEO Augmented Navigation) Opérationnel en 2009? - Japon : MTSAT (Multi-functional Transport SATellite) Opérationnel en 2009? François FUND Séminaire INRETS DGPS page 53 Bron, le 2 décembre 2008

5.3. Les réseaux nationaux (1/6) Plusieurs réseaux proposent des corrections via RTCM SC-104, Internet : - TERIA www.reseau-teria.com/ - S@T-INFO www.sat-info.fr/ - ORPHEON - Réseau des phares & balises (mis en place par le CETMEF : Centre d Études Techniques Maritimes Et Fluviales) Précision : comme DGPS temps réel de l ordre de quelques décimètres François FUND Séminaire INRETS DGPS page 54 Bron, le 2 décembre 2008

5.3. Les réseaux nationaux (2/6) RGP/TERIA François FUND Séminaire INRETS DGPS page 55 Bron, le 2 décembre 2008

5.3. Les réseaux nationaux (3/6) ORPHEON François FUND Séminaire INRETS DGPS page 56 Bron, le 2 décembre 2008

5.3. Les réseaux nationaux (4/6) S@t-INFO François FUND Séminaire INRETS DGPS page 57 Bron, le 2 décembre 2008

5.3. Les réseaux nationaux (5/6) Différentes stratégies existantes: - FKP (Flächen Korrektur Parameter) (Geo++) - VRS (Virtual Base Station) - MAC (Master Auxiliary Concept) Dans tous les cas, utilisation d un serveur calculant un «réseau» de corrections suivant des protocoles de communication standardisés (RTCM) Les stratégies différent suivant le processus et la méthode d interpolation Mode de communication : GSM/GPRS François FUND Séminaire INRETS DGPS page 58 Bron, le 2 décembre 2008

5.3. Les réseaux nationaux (6/6) Intérêts: - Précision décimétrique - Disponibilité et fiabilité - Rattachement à la référence nationale - Gain de temps - Compatible avec tous les récepteurs du marché - Diminution des coûts :un seul récepteur - Abonnements de l ordre de 400euros/trimestre François FUND Séminaire INRETS DGPS page 59 Bron, le 2 décembre 2008

6.Bilan François FUND Séminaire INRETS DGPS page 60 Bron, le 2 décembre 2008

6. Bilan 10 m Mono-fréquence 5 m Absolu 1 m 0.5 m 1 cm DGPS Bi-fréquences DGPS précis RTK 100 euros 1000 euros 10 000 euros François FUND Séminaire INRETS DGPS page 61 Bron, le 2 décembre 2008