Pour déterminer la position, le récepteur GPS calcule la distance à laquelle se trouvent les satellites au même instant à partir des données de leurs éphémérides et en se basant sur son horloge interne, connaissant précisément la trajectoire que suivent les satellites.

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Besoin de corrections pour obtenir le centimètre

La position naturelle fournie par un GPS tout seul, donne une bonne idée l’endroit où celui-ci se trouve à quelques mètres près, mais n’est pas assez précise pour permettre un travail de précision. Il nécessite une correction pour que sa précision soit augmentée et utilisable dans les travaux agricoles, la topographie, le guidage d’engins ou dans bien d’autres domaines d’application (voir).

Depuis plus de 10 ans, le réseau Orphéon propose des services de corrections GPS d’augmentation de précision RTK Full GNSS temps réel permettant aux utilisateurs, en utilisant un seul capteur GNSS de se positionner avec une précision centimétrique dans la référence nationale partout en France et aux Antilles.

Le GPS

Un GPS est un récepteur de signaux envoyés par des satellites pour lui permettre de calculer sa position. En mode naturel (sans correction) ce calcul permet d’obtenir une précision de l’ordre de plus ou moins 3 m. Pour obtenir le calcul d’une position, le récepteur doit capter les signaux d’au moins 4 satellites.

Principe de la correction :

En plaçant une Station GPS de Référence fixe (ou station de base) dont on connait la position exacte et précise, nous pouvons calculer l’erreur de positionnement que nous renvoie un GPS à chaque instant.
Il devient alors facile de calculer la correction qui nous donne sa position exacte au centimètre près (et parfois mieux).
A l’usage, nous avons constaté qu’il était possible d’appliquer cette même correction à d’autres GPS qui se trouvent à proximité (quelques Km).
 
Pour distribuer cette correction aux GPS qui se trouvent à proximité, il faut pouvoir communiquer avec eux, soit par radio soit par téléphonie mobile (modem).

Le mono Station :

En connectant un GPS mobile à une station de référence fixe (ou pivot) par radio ou téléphonie mobile, il est possible de profiter des corrections et donc de la précision centimétrique calculées par la station de référence.
 
La distance qui sépare le GPS mobile de la Station de Référence devient la ligne de base et la précision de la correction devient alors dépendante de sa longueur. Plus on s’éloigne de la station de base, plus la précision se dégrade. On observe que dans un rayon de 30km la précision centimétrique est conservée.
 
Ce mode présente beaucoup d’intérêts car il permet une mise en route très rapide (temps d’initialisation réduit) et un investissement modéré mais reste fragile en cas d’arrêt de la station de base.
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Le mode réseau :

Le mode réseau est un mode avancé de calculs des corrections qui met en oeuvre plusieurs stations de références qui entourent un récepteur mobile, créant ainsi une cellule. En combinant les corrections individuelles de chacune des Stations de référence de la cellule, il est alors possible d’obtenir une correction centimétriques plus homogène et plus stable qu’avec le mono station.

Ce mode, qui ne dépend donc pas du récepteur mobile, offre alors une correction qui ne dépend plus de la longueur de la ligne de base. La qualité des corrections est homogène partout au sein de la cellule.

Ce mode offre également un avantage indéniable car il ne dépend pas d’une seule station de base pour générer des corrections de qualité mais d’une cellule et en cas d’arrêt d’une des stations, le réseau continue de fonctionner correctement et à délivrer des corrections de qualité et de précision centimétriques.

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La mise en route très rapide et le temps d’initialisation sont réduits. Bien sur le mode réseau représente un investissement important car il nécessite une infrastructure importante et une grande expertise qui ne s’improvise pas.

La répétabilité :

Dans certaines applications, il est essentiel de pouvoir revenir avec exactitude se repositionner au même endroit et parfois après plusieurs années. Cette répétabilité est obtenue grâce à la précision centimétrique des corrections délivrées d’une part, mais aussi par le positionnement précis et fixe des stations de référence. La stabilité et le contrôle de leur positionnement est l’une des clés de la répétabilité.

Les constellations de satellites :

Jusqu’à aujourd’hui, nous utilisions le terme générique GPS pour Global Positioning System pour décrire les différents équipements de géo positionnement.

Toutefois, ce terme est en réalité le nom d’un ensemble de 24 satellites américains placés en orbite à 20 00 km d’altitude. Cette constellation de satellites qui était la première dans l’histoire a donc laissé son nom à la technologie de géo positionnement.

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GPS + Glonass + Galiléo + Beidou

Ces satellites tournent autours de la terre et sont donc en déplacement constant. Pour établir une position, un minimum de 5 satellites est nécessaire.

D’autres constellations de satellites ont ainsi été mises en services par d’autres pays :

  • GPS pour les satellites américains
  • Glonass pour la Russie,
  • Galileo pour l’Europe a également été mis en service, toutes sont disponibles en France.
  • Beidou pour la Chine et plus récemment

L’ensemble de ces constellations est regroupé sous la seule appellation de GNSS pour Global Navigation Satellite System.

Compatibilité matériel

Le récepteur doit avant tout être capable de recevoir et de traiter des corrections en étant client-RTK (ce qui n’est pour le moment pas le cas de la majorité des smartphones). Différents fabricants, représentés par nos distributeurs, proposent une large gamme de récepteurs adaptés aux différentes applications les plus courantes (voir Domaines d’application). Mais il est également possible de trouver de nombreuses cartes électroniques ou composants à intégrer pour le développement de solutions dédiées ou pour l’études et la conception de nouvelles applications.

Les récepteurs GNSS ne sont pas tous compatibles avec la totalités des constellations de satellites aujourd’hui disponibles. Ainsi la compatibilité ou la capacité d’un récepteur à traiter les signaux provenant de ces différentes constellations de satellites permet d’augmenter la possibilité de travail dans des zones difficiles ou les masques sont nombreux car il faut malgré tout toujours un minimum de 4 satellites pour établir une position.

Les avantages du GNSS

En offrant la possibilité de mixer les signaux des différentes constellations de satellites, les récepteurs GNSS permettent de calculer une position plus stable mais aussi de travailler dans des endroits plus restreints.

En effet, les bâtiments les arbres, les constructions etc créent des masques qui empêchent les récepteurs de recevoir correctement les signaux des satellites. Plus un récepteurs est en capacité de traiter de signaux différents et moins ces masques vous empêcheront de travailler : d’où un confort de travail et une productivité accrus.

En Agriculture, une première application consiste concrètement à mettre à profit l’autoguidage GPS d’engins afin d’optimiser les opérations de travail du sol, de semis, d’épandage et de récolte en minimisant les recouvrements de 13% entre passages du tracteur permettant par là même de préserver chaque pied, d’optimiser le temps machine, la consommation de carburant, l’usure des outils ou encore la masse salariale. Les temps de préparation sont également réduits grâce à la suppression du jalonnage (environ une heure pour 10 ha). – source  les essentiels d’Arvalis

Le tracteur se déplaçant tout seul tout au long du travail effectué, des corrections doivent lui parvenir de façon continue. La qualité du travail obtenu dépend de la précision de ces corrections qui elles même dépendent des différentes technologies disponibles mais aussi de la qualité de réception de ces informations.

La précision ainsi obtenue permet de réduire les intrants et d’ajuster la gestion des cultures pour une amélioration de l’impact environnemental s’inscrivant dans les programmes d’agriculture durable mais aussi permettre d’augmenter les économies dans votre exploitation. Le guidage GPS permet de se concentrer sur le travail de l’outil avec un résultat répétable et constant, réduisant d’autant la fatigue. Cette solution permet également d’étendre les plages d’intervention possible lorsque les conditions de visibilité sont réduites.

D’autres applications

Un couplage est aussi possible avec de nombreuses autres informations géo localisées provenant d’applications de cartographie numérique au service de l’agriculture (SIG ou système d’information géographique) pour la gestion d’un domaine agricole complet (détermination de parcelles ou de passages, cartes de rendement, variation intra parcellaires etc.).

Les avantages

Dans votre pratique professionnelle de Géomètres-Experts ou de topographes, vous pouvez compter sur les connaissances, le savoir faire et la précision centimétrique du le réseau Orphéon pour répondre à vos missions et vos obligations.

Le réseau a été pensé et conçu dans les règles de l’art, il est surveillé en permence et contrôlé régulièrement. (Le réseau-Orphéon).

 Tout a été pensé pour vous permettre de bénéficier d’une productivité accrue.

Avec le réseau Orphéon, vous travaillez avec une précision identique sur tout le territoire grâce à une répartition des stations homogène en France métropolitaine et aux Antilles. Quelle que soit votre position, la distance de la station de référence la plus proche, n’est jamais à plus de 30 km.

L’ajout des satellites Galiléo et BeiDou aux satellites GPS et GLONASS permet accroître significativement le nombre de satellites pouvant être observés en simultané par une antenne GNSS offrant ainsi une qualité de positionnement accrue.

Le positionnement de précision RTK permet de géo référencer vos mesures simplement et en toute confiance dans le systeme de référence national en temps réel pour gagner du temps de production. Ou bien encore en outil de contrôle grâce au post-traitement disponible en ligne.

Le positionnement de précision RTK permet de géo référencer vos mesures simplement et en toute confiance dans le systeme de référence national en temps réel pour gagner du temps de production. Ou bien encore en outil de contrôle grâce au post-traitement disponible en ligne.

Un maillage régulier et une infrastructure renforcée pour vous la sécurisation du transfert de données, pour une plus grande fiabilité et répétabilité au quotidien.

La disponibilité du service donne la possibilité de travailler de jour de nuit, par temps de brouillard etc. en focalisant son attention sur l’outil de guidage GPS et non plus sur la conduite pour un résultat toujours impeccable

  • différents domaines d'application
  • Le besoin de précision en agriculture ... (suite)