GPS
Précision des Mesures



Introduction sur le GPS
GPS Garmin Etrex et Magellan Colortrack
Amélioration de la Qualité des Mesures ( Almanach)
Systéme de Projection et Borne de référence (IGN)
Logiciels et Applications
DGPS - EGNOS, Balises et Post-Traitement

Introduction sur le GPS

Comment fonctionnent les récepteurs GPS

Le système GPS a été développé par le Département de la Défence des États-Unis pour aider à la navigation et au positionnement précis. Le système comprend des satellites et des récepteurs au sol, les uns et les autres ont des fonctions bien définies. Quatre satellites doivent être utilisés pour déterminer la position d’un récepteur au sol. Les trois premiers satellites sont utilisés pour déterminer la position avec relativement assez de précision, le quatrième est utilisé pour synchroniser l’horloge du récepteur avec les horloges atomiques extrêmement précises des satellites.

La méthode par laquelle trois satellites peuvent déterminer la position d'un récepteur est désignée sous le nom de "triangulation". Ce qui suit est une explication simplifiée du processus. Pour commencer un satellite est au localisé et la distance de ce satellite au récepteur au sol est calculée. (la méthode de calcul de la distance comporte des codes compliqués ainsi que la mesure de la vitesse de signaux radio.) Un autre satellite est alors localisé, et sa distance au récepteur est calculée de la même façon. La position du récepteur est établie au moyen d’un calcul géométrique simple. Si on assume que la distance à un satellite est le rayon d'une sphère (dont le satellite est le centre), alors l’aire delimitée par les deux sphères représente l'emplacement relatif du récepteur au sol. L'ajout d'un troisième satellite peut fournir une précision améliorée. Le point où chacune des trois sphères intersectent identifie la position du récepteur avec un niveau d'erreur négligeable. L'erreur se produit parce que, entre autres facteurs, les horloges de récepteurs ne sont pas aussi précises que les horloges atomiques des satellites. Il serait beaucoup trop cher d'installer les horloges atomiques dans les récepteurs. Puisqu'il n y a que 24 satellites GPS, l'installation d’horloges atomiques dans les satellites est faisable. La précision d'une horloge atomique peut être réalisée, cependant, avec l'utilisation d'un quatrième satellite. Quand la distance à ce satellite est mesurée, la quatrième sphère n'intersectera pas avec les trois premiers, ceci est du à la synchronisation imprécise du récepteur. Le récepteur tient compte de cette anomalie et ajuste son horloge afin qu’il soit synchrone avec ceux des satellites.

Il existe d'autres erreurs de mesure qui entrent en jeu, mais tous peuvent être corrigés avec exactitude par l'usage de diverses méthodes. En fait, le Département de la Défence des USA a incorporé exprès un peu de "bruit" au système (qu'il peut plus tard déchiffrer) pour empêcher des ennemis potentiels d'employer le GPS pour développer leurs propres armes.

Il existe beaucoup d'utilisations du système GPS. Le plus traditionnel est celui de localiser des positions sur la surface de la terre. De même, le GPS est utilisé pour la navigation dans le ciel, sur l'eau, et sur la terre, il peut également être utilisé pour traquer un objet mobile. Des cartes précises sont faites avec à l’aide du GPS.

GPS

MAGELLAN ColorTrack ( Cablage et Protocoles )

GARMIN Etrex ( Cablage et Protocoles )

Amélioration de la Qualité des Mesures ( Almanach)

Pour améliorer la qualité des mesures, je souhaite déterminer les meilleures heures pour effectuer les relevés, et ce à partir des almanachs des GPS.
Déterminer les satellites théoriquement visibles en un lieu donné à un instant donné. De même, un graph présentant le PDOP et HDOP (respectivement Position et Horizontal Dilution Of Precision) est également visible, et l'on voit bien des variations horaires concernant la dilution de précision et le nb de satellites en vue.

C'est un programme gratuit téléchargeable qui permet de calculer les positions de satellites , les DOP (P,H,V,T) à partir de la position d'observation, d'un masque d'élévation (possibilité de définir un masque 2D si obstacles identifiés) et de la date d'observation.
Il faut aussi un fichier d'almanach sur le site Trimble , voir suite du message pour fichiers récents. Télécharger QuickPlan (22 Mo): Trimble Software
C'est un outil de plannification de mesures GPS. On peut par exemple calculer les créneaux horaires d'une journée pendant lesquels il y aura 8 sat avec un masque d'élévation de 15° et une PDOP<3 . La durée minimale du créneau peut aussi être choisie. Les sorties sont sous forme de graphique DOP=f(temps), SAT=f(temps) et sous forme de listing : heure de changement d'état de la constellation, angle azimut / élévation = f(temps). Les impressions sont de très bonne qualité.
Les fichiers Almanach au format Trimble peuvent être téléchargés sur le site http://www.d3egps.fr/ dans la rubrique : Astuces utilisateurs: Récupérez un almanac http://www.d3egps.fr/almanac récent pour Quickplan Les fichiers almanach sont mis à jour chaque jour. .Avec les almanachs Trimble téléchargés sur le site D3E, les résultats sont parfaits. Les satellites et les angles d'élévation/azimut mesurés sur le terrain sont conformes aux prédictions.

 

Systéme de Projection et Borne de référence (IGN)

  • Borne de référence Géodésie et de nivellement
  • L'IGN, dans le cadre de son travaille de cartographie de la France, a disséminé sur le territoire un ensemble de repères, soit géodésiques (pour la détermination des positions horizontales) , soit de nivellement (pour l'altitude). Originellement , l'altitude et la position dans le plan étaient déterminées par deux méthodes de mesures différentes , d'où l'existence de deux types de repères . L'IGN a récemment mis à disposition sur son site internet l'ensemble des fiches signalétiques de ces repères . Les fiches sont regroupées par carte au 1/50 000. On trouve d'abord un fichier geodxxxx.tar . C'est un fichier compressé qui contient des documents au format pdf . Chaque document décrit un repère géodésique . On peut ensuite télécharger le fichier nivxxxx.pdf contenant la description de l'ensemble des repères de nivellement de la carte.
    Les communes sont repérées par leur numéro insee, qui est différent du code postal. Et vous avez besoin de ce numéro pour les repères géodésiques .

  • Systéme de Projection
  • Dans les fiches sur les repères géodésiques , sont indiquées une altitude et une hauteur. Sauf erreur, l'altitude est celle calculée à partir du niveau moyen de la mer à Marseille. La hauteur doit être la hauteur du lieu depuis l'ellipsoïde RGF 93 qui modélise la terre. Cet ellipsoïde est très similaire (pour ne pas dire égal) à WGS 84 qui est utilisé par les GPS. Donc la comparaison en altitude et hauteur de la fiche doit vous fournir la différence entre l'altitude annoncée par votre GPS et l'altitude réelle du lieu.
    Pour le calcul ,voir Logiciel Circé2000 de l'IGN .



    Logiciels et Applications
    (DGPS) EGNOS et Post-Traitement

     


    Mise à jour le 6/11/12 xx@aliceadsl.fr (Attention xx = gilbert.fercoq )