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Cette page présente divers projets reliés à la géomatique.

Actuellement, nous avons développé des systèmes de localisation centimétrique

utilisant divers capteurs monofréquence.

 

PROJETS GPS

 

1) Système de Navigation Portable

application cartographique sur téléphone android

 

2) Système de Positionnement Géodésique

    précision centimétrique à partir de module GPS L1

    logiciel de traitement 'open source'

    sur téléphone android et tablette windows

    A) Solution Statique par Post Traitement

    B) Solution Statique Rapide

    C) Solution RTK

    D) Test comparatif 2015

 

3) Capteur  NV08C Bluetooth   février  2016





            PROJET RASPBERRY PI 2

 

            1) Configuration initiale

            2) Connecter un GPS avec GPSD

            3) RTKLIB sur RASPBIAN / Raspberry Pi 2

 















 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 





mise à jour: septembre 2016

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PROJETS GPS

 

 Simulation du design original avec 24 satellites GPS

 (4 satellites dans 6 orbites), montrant leur évolution 

à partir d'un point fixe (45ºN) avec les lignes de visibilité.

La terre est supposée parfaitement ronde 

à rayon de 6300 km

 

(Matlab+Adobe)

Situation du 9.12.2007

image du domaine public

 

 

Sur l'image de gauche

l'opératrice tient un récepteur GPS-RTK

utilisé pour les travaux usuels d'arpentage.

Cet appareil est bi-fréquence et multi constellations

capable d'une précision centimétrique en temps réel.

 

Dans ce cas ci, l'ensemble est un TRIMBLE R8 GNSS

avec controlleur TSC2.

 

 

1) Système de Navigation Portable

 

Certains travaux de reconnaissance ne nécessitent pas de GPS de grande précision. Une alternative au carnet-controleur Trimble  (ou Leica, ...) est le téléphone intelligent muni d'un GPS qui permet généralement une précision de +/- 2 mètres. Le principe est d'intégrer les lignes de la rénovation cadastrale ou d'autres informations issues d'un plan de calcul dans une application cartographique appelée ORUX MAP. Celle-ci accepte de charger des images cartographiques et des lignes vectorielles en superposition. On peut ensuite les consulter sans connection internet ('offline') et utiliser le GPS intégré du téléphone comme positionnement.

 

L'étape préliminaire est la conversion des fichiers d'origine (qui sont habituellement en format DWG-DXF et projetés SCOPQ-NAD83) en lattitude-longitude et sauvés en KML Cette opération peut maintenant s'effectuer facilement et gratuitement via un logiciel 'open source' appelé QGIS.

 

Les GPS intégrés de dernières générations sont multi-constellations (GPS-Glonass) assurant des performances étonnantes sous couvert forestier.




2) Système de Positionnement Géodésique

 

Le projet suivant a pour objectif de démontrer les performances obtenables à partir de récepteurs généralement employé pour des application de navigation automobile ou de drone.


Des modules GPS monofréquence L1 U-BLOX NEO-6P

capables d'émettre des données brutes ('raw data') sont utilisés couplés à des antennes TALLYSMAN .

 

Le traitement de données se fait par le logiciel open-source RTKLIB sous windows et sa version Android RTKGPS+ qui permet d'obtenir une solution centimétrique par diverses méthodes soit:

a) méthode par post traitement différentiel de phase (environnement Windows seulement)

b) méthode Statique Rapide qui nécessite un moyen de communication entre les récepteur

c) méthode RTK (ou cinématique) qui est légèrement moins précise selon nos essais (résultat plus bas).

le récepteur 

U-BLOX NEO 6P

l'antenne 

Tallysman TW3400

 

ATTENTION: Depuis l'été 2015 la version de RTKGPS+ disponible sur Google Play ne fonctionne plus et n'est plus mise à jour.

Une version  avec la patche P.11 a été compilée par un arpenteur roumain et est disponible ici .

 

 

 

L'ensemble consiste en une station 'BASE' sur trépied avec embase supportant l'antenne connectées au récepteur GPS (via un cable RG58). ce dernier est relié au téléphone Android (Samsung S3) avec un cable USB (OTG). Le logiciel RTKGPS+ est utilisé . 

La station 'MOBILE' a la même configuration sauf qu'une pôle télescopique est utilisée. Au besoin, la pôle peut être supportée par un trépied modifié à cet effet.  

Les récepteurs doivent être configurés via des lignes de commande lancées au démarrage pour une sortie UBX ('raw data'). 

 

 

 

 

A) solution Statique par Post Traitement

 

Procédure terrain:

1) Planification de la mission dans le but d'effectuer les observations à un moment de la journée ou le nombre de satellites visibles 

    est maximum et la dilution de la précision (DOP) est minimale. On peut utiliser à cet effet  l'application en ligne de Trimble 

    GNSS PLANNING ONLINE 

2) Installation de la base sur un point géodésique du MERN ou un point dont les coordonnées sont connues. La ligne de base doit

    être inférieure à 10 km pour conserver une précision acceptable.

3) Observations simultannées des points a relever avec la station mobile. 

4) Les données brutes des sites 'base' et 'mobile' observées simultanément sont enregistrées en format natif *.ubx sur les portables 

    avec l'option de traitement 'simple'. RTKLIB et RTKGPS+ permettent de nommer ces fichiers 'log' avec des variables utilisant le 

    moment du démarrage de la saisie .

    Prévoir un temps de saisie entre 15-30 minutes.

 

Procédure avec RTKLIB:

1) conversion des données *.ubx (natives brutes u-blox) base et mobile en format RINEX

    avec l'application RTKCONV

2) post-traitement avec RTKPOST (entrée des coordonnées réelles de la base à l'onglet 'options': lattitude, longitude, hauteur ellipsoidale)

3) visualisation de la solution avec RTKPLOT en activant uniquement les données qualifiées 'fixed' (Q=1)

 

 

TEST DU SYSTÈME (capteur NEO 6P  // 19 au 23 .08.2013)

 

 

 

B) solution Statique Rapide

 

Cette solution est avantageuse car elle élimine l'étape post-traitement 

nous donnant une  solution fixe après 5-10 minutes de captage.

Cela nous permet de savoir sur le terrain si l'opération a réussi .

 

Cependant, pour que cela fonctionne, nous avons besoin d'une communication entre la base et le mobile

pour le transport de la correction. Nous avons choisi une solution internet en protocole TCP IP client - serveur 

transitant par un serveur web intermédiare (dans notre cas apache-windows) tournant le logiciel 'Stream Server'

(STRSVR) de RTKLIB.

L'accès à ce dernier s'effectue par le téléphone android via ULTRAVNC . Le serveur doit avoir une adresse ip fixe

ou utiliser un service alternatif du genre ''NO-IP''. Dans notre cas, les ports 5000  et 5001 ont été ouverts par

le fournisseur de service internet).

 

ARCHITECTURE DU SYSTÈME

 

La configuration logicielle est la suivante

 

Du coté BASE:

Input mobile est serie

Input base désactivé

Output LOG STREAM: TCP client (server_name/port 5000).

 

Pour STRSVR sur le serveur web intermédiaire:

Input : TCP server (port 5000) 

Output : TCP server (port 5001).

 

Du coté du MOBILE:

Input mobile est serie

Input base est de type TCP client

(server_name/port 5001).

À cet endroit, on documente aussi les coordonnées de la base: lattitude, longitude, hauteur ellipsoidale.


 

Le processus est démarré, le système produit rapidement une solution 'flottante'

et ensuite, on a les solutions fixes (5-10 min.).

 

 

Interface RTKNAVI (RTKLIB) sous Windows

(solution fixe)

Interface RTKGPS+ sous android

(solution fixe)

 

0

 

 

le système est fonctionnel en autant que la longueur de la ligne de base demeure dans l'intervalle recommandé.

 

environnement boisé

environnement urbain

solution fixe 5-10 minutes

 

 

 

Interface RTKGPS+ sous android

 

 

 

 

 

C) Solution RTK

 

Comparaison d'une solution Statique Rapide

vs une solution RTK (Real Time Kinematik)

 

 

Nous avons un point référence dont les coordonnées  sont connus ayant été calculés par post-traitement. Ce même point est ensuite observé et traité par méthode Statique Rapide et enfin levé RTK. Le résultat superposé est illustré dans l'image de gauche.

 

La précision de la solution  Statique Rapide s'approche beaucoup de celle obtenue par post-traitement i.e. 1-2 cm.

La solution RTK occupe un carré de 3cm x 4cm ce qui révèle que celle-ci  est moins appropriée (ou limite) pour une application de précision.

 

La question est de savoir si les algorithmes de l'application RTK du logiciel manquent de robustesse ou bien les récepteurs ne sont pas suffisamment précis (horloge interne ?).

 

 

 

 

En fait, l'imprécision provient des récepteurs qui n'utilisent que la fréquence L1. Des travaux de l'Université Corpus Christi (2012) le confirment: les coordonnés horizontales obtenues par levé RTK GPS L1 d'un point fixe se situent dans un carré de 4cm x 4cm, ce qui est dans le même ordre de grandeur que nos résultats.

 

La qualité des récepteurs n'est donc pas en cause et cette imprécision (relative) est intrinsèque au système mono-fréquence.

 

 

 

 

 

 

 

 

De nouveaux capteurs L1 multi-constellation sont maintenant sur le marché

 

 

NVS NV08C-CSM

GPS-Glonass-Galileo

 

 

 

U-BLOX NEO-M8N

GPS-Glonass

GPS-Beidou

 

   

 

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D) Test comparatif 2015

01.09.2015

voici les résultats de tests de divers récepteurs :

 

TRIMBLE R8-model 2 ( GNSS)

multi fréquence L1/L2/L5

+/- $10K
U-BLOX NEO-6P mono-fréquence L1 GPS +/- $300 avec antenne
U-BLOX NEO-M8N L1 GPS et Glonass +/- $200 avec antenne
NVS NV08C-CSM L1 GPS et Glonass

+/- $300 avec antenne

 

le test est fait sur le point géodésique 97KM315

et le traitement en mode statique rapide avec la correction RTCM recue via internet

provenant de la station Charlesbourg du MERN

laquelle est située à une distance de +/- 6 km

 

L'environnement est plutôt hostile avec des poteaux électriques à proximité,

des arbres feuillus au Nord et au Sud, maison 2 1/2 étages au Sud:

 

environnement NORD

environnement SUD

 

 

 

 

 

 

 

TRIMBLE R8-2

L1/L2/GPS seulement / output serie en format RT17

la solution fixe dans un délai de 3 minutes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UBLOX NEO-6P

L1/GPS seulement

la solution fixe dans un délai de +/- 5 minutes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UBLOX M8N

L1/GPS/GLO

la solution fixe dans un délai de 10-20 minutes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NVS NV08C-CSM

L1/GPS/GLO

la solution fixe dans un délai de 13 minutes

 

les coordonnées scrs sont:

   246 948,607

5 184 274,700

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CONCLUSION

Le NEO-6P donne une performance remarquable pour des application non-cinématique atteignant un niveau

de précision équivalent au Trimble R8 mais avec un temps de réponse évidemment plus long.


Les appareils monofréquence GNSS utilisés comme mobile sont plus lents à atteindre une solution fixe

et la résolution des ambiguités GLO doit être désactivée à cause de l'ICB (Inter Chanel Bias) entre appareils différents.


Les meilleurs résultats avec le NVS BT décrit plus bas sont avec la constallation GLONASS désactivée.

 


3) Capteur NV08C Bluetooth         02.02.2016

 

Projet de conversion Bluetooth des capteurs.

Premier prototype NVS NV08C v4.1.

 

Schématique

 


 

 

 
test avec GPS seulement

 

 

solution < 3 minutes

 

 

Commandes pour configurer le chip bluetooth hc-06 pour NV08C

(avec le programme arduino et cable TTL - USB)


AT répond OK

AT+BAUD8 répond OK115200

à ce moment, changer le 'baud rate'  du programme pour poursuivre la communication

AT+NAMEnom répond OKnom

AT+PO  (odd parity)

le changement de parité doit être fait à la fin de la séquence car

la communication avec le chip n'est plus possible avec le programme arduino

après cette commande.