Fonctionnement d'un récepteur GNSS

QU'EST-CE QUE LE GNSS ?

Global Navigation Satellite System ou en français Géolocalisation et Navigation par un Système de Satellites : Détermination de la position et de la vitesse d'un point à la surface ou au voisinage de la Terre, par traitement des signaux radioélectriques en provenance de plusieurs satellites artificiels reçus en ce point.

LES 4 CONSTELLATIONS GLOBALES

1 - GPS

Le système américain GPS : Global Positioning System. Il a été conçu, développé et entretenu par le département de la défense des USA. Il est lancé vers la fin des années 70.

2 - GLONASS 

Le système soviétique GLONASS : GLObalnaïa NAvigatsionnaïa Spoutnikovaïa Sistéma Il est géré par les forces spatiales de la Fédération de Russie. Il est lancé en 1996.

3 - BEIDOU

Le système chinois BEIDOU ou COMPASS : Le premier satellite a été déployé en 2000.

4 - GALILEO

Le système européen GALILEO est le premier satellite a été déployé en 2003.

Le principe du GNSS a pour mission de fournir à un récepteur d'une façon rapide et précise :

• Sa position
• Sa vitesse de déplacement
• L'heure

N'importe où et n'importe quand dans la journée, et cela, peu importe les conditions météorologiques.

LE SYSTEME GPS

LE SYSTEME GLONASS

Le système soviétique possède 26 satellites opérationnels. Une grande majorité des satellites GLONASS opère sur les fréquences L1, L2.

Seulement 2 satellites opèrent sur la fréquence L3. Les fréquences L de GLONASS n'ont rien à voir avec les fréquences L des GPS. Elles ont le même nom mais n'utilisent pas les mêmes fréquences.

Les nouveaux satellites utilisent la fréquence L3 et apportent les améliorations suivantes :

• Signal plus précis
• Une meilleure inter-opérabilité avec les satellites GPS et GALILEO

Le GPS a une modulation CDMA (Code Division Multiple Access = accès multiple par répartition en code) et ses fréquences sont les mêmes pour tous les satellites.

En revanche, le GLONASS a une modulation FDMA (Frequency Division Multiple Access = accès multiple par répartition en fréquences) et ses fréquences sont différentes.

La modernisation de GLONASS sur les satellites K permet :

• L'ouverture d'une 3ème fréquence L3.
• Une modulation CDMA qui permet une meilleure inter-opérabilité avec les autres constellations.

LE SYSTEME BEIDOU

LE SYSTEME GALILEO

Le système européen possède 18 satellites opérationnels. Le système GALILEO opère sur les fréquences E1, E5 et E6.

Il a été conçu pour avoir une bonne intégration avec le système GPS grâce a un certain chevauchement entre leurs fréquences.

L'utilisation de GALILEO nous apporte des bénéfices directs et visibles sur le terrain.

TEST DE SIGNAL - SAUT DE CYCLES

Saut de cycles :

C'est une discontinuité ou saut dans la phase porteuse du GPS, causée par une perte de signal temporaire. En principe, c'est une indication sur la qualité du signal.

Etude de l'université polytechnique de TURIN sur une période de 28 jours

TEST DE POSITIONNEMENT ABSOLU

Positionnement absolu : positionnement sans RTK (Real Time Kinematic ou Cinématique temps réel).

LES CONSTELLATIONS REGIONALES

NAVIC

NAVigation with Indian Constellations, opère depuis 2016 en Asie du Sud, en Afrique de l'Est et dans une partie de l'Australie occidentale. Il est composé de 7 satellites utilisant le signal L5.

QZSS

Quazi-Zenith Satellites Système opère dans la région Asie-Océanie avec un focus sur le Japon. Compatible avec le GPS, il est composé de 4 satellites utilisant les signaux L1, L2C, L5 et L6.

SBAS

Satellite Based Augmentation System : Réseau régional ou continental de stations au sol. Une ou plusieurs stations-maîtres centralisent les données des stations et transmettent aux satellites géostationnaires. Ces dernières rediffusent vers le sol les informations permettant d'améliorer la fiabilité et la précision des données du GPS. Elles alertent l'utilisateur en cas de défaillance d'un des satellites. WAAS en Amérique du Nord, MSAS au Japon, EGNOS en Europe et GAGAN en Inde et prochainement SDCM en Russie, BDSBAS en Chine et K-SBAS en Corée du Sud. Ce système fournit une précision d'environ 60 cm sans réseau de correction.

RECEPTEUR TOPOGRAPHIQUE

Spécifications du récepteur GeoMax Zenith40

Comment interpréter les données techniques des récepteurs ?

Exemple :

GPS : 31 satellites x 4 fréquences = 124 canaux

GLONASS : 26 satellites x 4 fréquences = 104 canaux

BEIDOU : 26 satellites x 3 fréquences = 78 canaux

GALILEO : 18 satellites x 5 fréquences = 90 canaux

Soit un total de 396 canaux hors SBAS.

Notre GPS GeoMax Zenith35TAG peut capter 555 canaux.

Les systèmes régionaux peuvent être inclus en fonction de votre situation géographique. Positionnement de qualité supérieure (PPP) Permet de capter des signaux de satellites géostationnaires comme le TerraStar de Novatel.

POSITIONNEMENT GNSS

POSITIONNEMENT GNSS avec RTK

Le positionnement RTK (Real Time Kinematic). L'utilisation de deux récepteurs supprime certains BIAIS comme l'erreur de l'horloge.

Les autres erreurs dépendent de la distance entre la station de référence et le récepteur mobile.

Les deux appareils traquent les mêmes satellites en même temps. La station de référence est sur un point connu en coordonnées qui envoie les corrections au récepteur (ligne de base) mobile ainsi les erreurs sont éliminées.

Corrections par une seule station de référence

La précision temps réel varie en fonction de la distance entre la station de référence et du récepteur mobile. 

On constate que plus la distance entre la station de référence et le récepteur mobile augmente, plus l'erreur de précision augmente.

Corrections par réseau de stations de référence

La précision temps réel s'améliore considérablement, notamment grâce à l'interpolation de plusieurs stations de référence.

La précision ne dépend plus de la distance entre le récepteur et les stations de référence.

Réseau de stations de référence TERIA

Le centre de contrôle du réseau TERIA reçoit les corrections RTK de toutes les stations permanentes et calcule un modèle d'erreur spatialement lié.

Comme l'erreur est modélisée en fonction de la région, les erreurs ne dépendent pas de la distance par rapport à la station de référence.

La précision du modèle de correction dépend de l'interdistance des stations.

Le réseau TERIA possède le plus grand nombre de stations et donc l'interdistance la plus faible.

Les corrections sont envoyées aux récepteurs GNSS via le réseau téléphonique.

L'utilisateur reçoit les corrections de toutes les stations à proximité, ce qui en fait le réseau le plus fiable et le plus précis.

PROCEDURE POUR RECEVOIR LES CORRECTIONS

Les formats de correction sont envoyés via un protocole standard nommé NTRIP. Pour pouvoir se connecter au serveur de correction TERIA, le protocole exige :

1. Une adresse IP
2. Un port réseau
3. Un identifiant
4. Un mot de passe
5. Un point de montage (format de communication par marque de GPS) :

• PRS30 (nécessite un très bon réseau téléphonique et dans ce cas la précision sera très bonne)
• MAC30 (nécessite très peu de connexion téléphonique et permet donc de recevoir les corrections même dans des zones géographiques reculées).

L'ensemble de ces paramètres est géré par JACOB S.A lors de la configuration de votre récepteur GNSS afin de recevoir les corrections des constellations GALILEO et BEIDOU, le format est le RTCM3.