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mise à jour: décembre 2017




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  PS-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.


L'objectif de ce projet est de démontrer les résultats obtenables à partir de modules GPS coutant beaucoup moins cher que l'appareil du haut

La différence principale entre ces produits est la ''robustesse'' entendue dans le sens technologique: l'appareil du haut fonctionne toujours et dans presque toutes les situations tandis que les capteurs monofréquence du bas sont sensibles à la géométrie des constellations, à la météo et surtout aux obstacles inévitables obstruant le ciel.

Cependant si l'opérateur tient compte de ces limitations et adapte sa procédures en conséquence, ils sont parfaitement capable de précision quasi identique au GPS haut de gamme.


Système de Positionnement Géodésique

 

Des modules GPS monofréquence L1 capables d'émettre des données brutes ('raw data') sont utilisés couplés à des antennes

TALLYSMAN . Ces récepteurs sont généralement employés pour des applications de navigation automobile ou de drone.

 


       

NVS NV08C-CSM

GPS-Glonass-Galileo



U-BLOX NEO-M8N

GPS-Glonass

GPS-Beidou






le récepteur 

U-BLOX NEO 6P

GPS seulement






l'antenne 

Tallysman TW3400



Le traitement de données se fait par le logiciel open-source RTKLIB sous windows qui permet d'obtenir une solution centimétrique

par diverses méthodes soit:

a)  méthode par post traitement différentiel de phase

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

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




L'ensemble consiste en une station 'BASE' sur trépied avec embase supportant l'antenne connectées au récepteur GPS (via un cable RG58). Celui-ci est relié à un ordinateur portable connecté à internet via le point d'accès wifi d'un téléphone intelligent. 

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. Une tablette ultra portable avec téléhone complète l'ensemble.  

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

 

Cette solution a l'avantage de ne pas nécessiter de lien de communication entre la base et le mobile.

Le système est donc opérationnel dans les endroits ou il n'y a pas d'accès internet. L'inconvenient est que nous savons seulement

au moment du traitement si le captage s'est correctement effectué.


Procédure terrain:

1)  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'. Prévoir un temps de saisie de 15 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)







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



environnement urbain non dense



 

C) Solution Cinématique

 

Comparaison d'une solution Statique Rapide

vs Cinématique

 

 

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 ensuite Cinématique. 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 Cinématique 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 Cinématique 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 Cinématique 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.

 

 

 

 

 

 

 

D) Test comparatif 2015

 

E) Capteur NV08C Bluetooth         02.02.2016