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