Qu’est-ce que le GNSS et comment vous apporte-t-il un positionnement précis

Vous vous demandez comment améliorer l’exactitude de votre projet de cartographie avec le GNSS ? Cette technologie puissante exploite les signaux de plusieurs constellations de satellites pour fournir un positionnement d’une précision de l’ordre du centimètre. Voyons donc comment le GNSS peut faire passer vos projets à la vitesse supérieure.

Que signifie GNSS ?

GNSS signifie Global Navigation Satellite Systems, qui sont utilisés pour déterminer les coordonnées géographiques précises d’objets. Ces systèmes se composent de trois éléments clés : l’équipement spatial (satellites), un segment de contrôle au sol pour la surveillance et la maintenance du réseau, et des récepteurs individuels qui traitent les signaux.

Le GNSS fonctionne en mesurant la distance entre l’antenne du récepteur et plusieurs satellites, dont les positions sont connues avec une exactitude exceptionnelle. Le GNSS assure un positionnement fiable et précis, même dans des environnements difficiles, en utilisant des signaux provenant de diverses constellations de satellites, telles que GPS, GLONASS, Galileo et BeiDou.

Quels sont les principaux systèmes satellitaires ?

Aujourd’hui, les différents systèmes satellitaires du GNSS fonctionnent indépendamment les uns des autres. Ils ont été lancés par un seul pays ou une seule région, dans le but d’assurer une couverture mondiale ou régionale :

Système satellitaire	Pays	Nombre de satellites
GPS : Global Positioning System	États-Unis	31 satellites
GLONASS : Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema	Russie	24 satellites
Galileo : le système mondial de navigation par satellite de l’Europe	Union européenne	23 satellites
BeiDou : Système de navigation par satellite BeiDou	Chine	44 satellites
QZSS : Quasi-Zenith Satellite System	Japon	4 satellites
IRNSS : Indian Regional Navigation Satellite System	Inde	7 satellites

L’exactitude des données provenant de différentes constellations dépend de plusieurs facteurs, notamment la qualité du récepteur, les conditions environnementales et l’utilisation de méthodes de correction telles que RTK ou PPK. Cependant, chaque constellation possède également ses propres capacités et limites d’exactitude.

Comment le GNSS parvient-il à assurer une couverture mondiale ?

Les satellites GNSS sont en orbite à une distance de 20 000 km au-dessus de la surface de la Terre. Une orbite autour de la Terre dure environ 12 heures. Pour assurer une couverture mondiale, il faut une constellation de satellites, avec des satellites supplémentaires déployés pour assurer la fiabilité. La plus grande constellation GPS comprend généralement 31 satellites opérationnels.

La plupart des systèmes satellitaires modernes offrent une couverture mondiale, ce qui permet de recevoir des signaux satellitaires partout sur la Terre. De même, la plupart des récepteurs et antennes GNSS peuvent récupérer les signaux de plusieurs satellites dans plusieurs constellations.

Comment déterminer votre position exacte sur Terre à partir des signaux GNSS ?

Tous les différents composants d’un GNSS fonctionnent ensemble pour déterminer la position d’une personne sur la Terre :

• Les satellites propagent un signal.
• Un récepteur et une antenne GNSS reçoivent et traitent un signal.
• Dans la technique GNSS RTK, le second récepteur GNSS peut être utilisé comme station de base pour comparer le signal reçu avec la position supposée du satellite et envoyer des corrections au premier récepteur GNSS. Cette configuration permet un positionnement au centimètre près.

Les données de signaux provenant d’au moins quatre satellites d’une même constellation GNSS peuvent être utilisées pour mesurer une position précise en trois dimensions (coordonnées x, y et z). Cela nécessite une ligne de visée entre un récepteur GNSS et les satellites.

Les récepteurs GNSS utilisent la vitesse de la lumière pour calculer la distance qui les sépare des satellites en mesurant le temps que met un signal à voyager du satellite au récepteur.

Les signaux GNSS sont transmis en permanence à la vitesse de la lumière et comprennent un horodatage et la position du satellite en orbite. Un récepteur GNSS possède une horloge synchronisée avec l’horloge du satellite. Lorsque le signal atteint le récepteur, l’heure d’arrivée est enregistrée. En comparant l’heure d’envoi et l’heure d’arrivée, le récepteur calcule la durée du trajet du signal. La vitesse de la lumière étant connue, ce délai est utilisé pour mesurer la distance du satellite.

Pour trouver un emplacement sur la Terre, le récepteur utilise les distances de trois satellites selon une méthode appelée trilatération. Cette méthode calcule votre position sur la base de la distance entre trois points connus. Cependant, un quatrième satellite est nécessaire pour corriger les éventuelles imprécisions de l’horloge du récepteur, qui n’est pas aussi précise qu’une horloge satellite. Ce quatrième signal améliore l’exactitude et garantit un positionnement précis.

Quels sont les facteurs qui influencent l’exactitude de la localisation ?

Lorsqu’un signal satellite voyage dans l’espace jusqu’à la Terre, il peut être confronté à différents facteurs qui affectent l’exactitude du signal.

• Les conditions atmosphériques, notamment la pression atmosphérique dans la troposphère, entraînent une erreur de positionnement importante.
• Le blocage du signal par des obstacles, tels que des bâtiments élevés, empêche une ligne de visée claire vers un satellite, ce qui affecte l’exactitude du signal.
• Il y a chemin multiple lorsqu’une partie du signal atteint le récepteur après avoir rebondi sur une surface ou un objet.

Comment améliorer la précision de la localisation et de la synchronisation ?

Les trois méthodes suivantes permettent d’améliorer la précision de la localisation et de la synchronisation, ce qui permet d’obtenir des mesures précises au centimètre près :

• La cinématique en temps réel (RTK) corrige les erreurs courantes des systèmes actuels de navigation par satellite. La principale différence entre le positionnement RTK et le positionnement GNSS standard est que le RTK atteint un niveau d’exactitude plus élevé en utilisant deux récepteurs GNSS : un rover mobile et une station de base située à un endroit connu qui fournit au rover des corrections en temps réel. En même temps, le positionnement GNSS standard ne dépend que d’un seul récepteur GNSS qui capte les signaux satellites.

• La cinématique de post-traitement (PPK) est une technique alternative au RTK. Avec le flux de travail PPK, le positionnement précis ne se fait pas en temps réel ; tous les algorithmes sont appliqués après coup. La base et le rover enregistrent des données GNSS brutes, qui sont ensuite traitées dans un logiciel PPK dédié.

Récepteurs GNSS Emlid pour des solutions précises au centimètre près

Les systèmes mondiaux de navigation par satellite associés à des récepteurs et des antennes GNSS permettent des applications de haute exactitude dans tous les secteurs d’activité.

Les récepteurs GNSS d’Emlid suivent les signaux de plusieurs constellations GNSS, notamment GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo et QZSS, et garantissent des performances fiables, même dans des environnements difficiles. Conçus pour les levés RTK, PPK et PPP, les récepteurs Emlid Reach peuvent être utilisés pour les levés de précision, la cartographie par drone et les applications GIS.

Le récent projet de cartographie par drone de Tim Durham montre comment les récepteurs GNSS d’Emlid permettent d’obtenir des résultats précis en matière de cartographie par drone. Pour créer un modèle 3D d’une vieille grange destinée à la démolition, Tim a utilisé une base Reach RS2+ pour transmettre des corrections RTK à son drone DJI RTK (utilisé comme rover). Cela a permis à Tim de capturer des données aériennes localisées avec précision, qu’il a ensuite traitées à l’aide d’un logiciel de photogrammétrie pour créer un modèle 3D précis.

Prêt à atteindre une précision centimétrique dans vos projets ? Découvrez les récepteurs GNSS d’Emlid et améliorez vos processus d’arpentage, de cartographie et de GIS avec précision et fiabilité.

FAQ

Quelle est la différence entre le GPS et le GNSS ?
Le GPS (Global Positioning System) est un système spécifique de navigation par satellite exploité par les États-Unis. Le GNSS (Global Navigation Satellite System) est un terme plus large qui englobe plusieurs systèmes satellitaires tels que GPS, GLONASS (Russie), Galileo (Europe) et BeiDou (Chine). Le GNSS peut utiliser des signaux provenant de plusieurs constellations, offrant ainsi une meilleure précision et une plus grande fiabilité que le simple GPS, qui dépend uniquement de son propre réseau.

Combien y a-t-il de satellites GPS ?
La constellation GPS se compose généralement de 31 satellites opérationnels. Ces satellites travaillent ensemble pour fournir des services de positionnement, de navigation et de synchronisation précis dans le monde entier.

Quelle est l’exactitude du positionnement GNSS ?
Le positionnement GNSS standard peut fournir une exactitude de plusieurs mètres. Des techniques avancées telles que le RTK (cinématique en temps réel) et le PPK (cinématique post-traitement), prises en charge par les récepteurs GNSS d’Emlid, permettent d’atteindre une précision de l’ordre du centimètre.

Comment les récepteurs Emlid permettent-ils d’atténuer les imprécisions du GNSS ?
Les récepteurs Emlid utilisent des méthodes de correction avancées, telles que RTK et PPK, pour résoudre les problèmes courants affectant l’exactitude du GNSS. Ils prennent également en charge le suivi multi-constellations, ce qui garantit des signaux fiables même dans des environnements difficiles.

Puis-je utiliser des récepteurs GNSS pour la cartographie par drone ?
Oui ! Les récepteurs GNSS Emlid sont idéaux pour la cartographie par drone. Utilisé comme station de base pour un drone RTK/PPK, le récepteur Emlid Reach permet de géolocaliser les images avec précision et de prendre en charge des flux de travail tels que la création d’orthophotos et de modèles 3D.