Un point sur l’évolution du positionnement GNSS en France

Dans le domaine du positionnement par satellite, une véritable mutation des services GNSS est en œuvre avec les déploiements récents de nouveaux satellites GNSS. Leurs lancements s’inscrivent dans des projets venant compléter les constellations déjà opérationnelles ou remplacer les satellites existants
Faisons donc un point en septembre 2017 sur ces dernières évolutions et ce qu’elles entraînent pour les opérateurs de réseau comme Orphéon mais aussi pour les utilisateurs dans leur quotidien et les améliorations qu’ils peuvent en attendre.

Tout d’abord, faisons un tour d’horizon rapide des différentes constellations en présence, les différentes évolutions qu’elles proposent aujourd’hui :

Quel est le statut des constellations GNSS en septembre 2017 ?

GPS (USA)
Près d’un tiers de la constellation GPS a été remplacée par des satellites de la génération II-F émettant sur trois fréquences. La génération GPS-III quant à elle devrait être déployée dès 2018. Le remplacement complet de la constellation ne devrait pas être achevé avant 2030. Plus d’information à l’adresse http://www.gps.gov/ .

GLONASS (Russie)
Les satellites Glonass sont régulièrement remplacés par les satellites de deuxième génération Glonass-M. Bientôt, le programme de lancement des satellites de troisième génération, Glonass-K2 permettra de disposer de signaux sur trois fréquences. Les premiers déploiements sont prévus à partir de 2018. Plus d’informations à l’adresse https://www.glonass-iac.ru/en/ .

Galileo (Europe)
En Europe, près de la moitié de la constellation Galiléo est opérationnelle, si bien que les premiers services Galiléo sont délivrés depuis décembre 2016. Les prochains satellites seront déployés en fin d’année puis progressivement à compter de 2018. L’ensemble des satellites déjà déployés émettent sur trois fréquences, si bien que Galiléo est l’unique constellation dîte « Full Frequency ». Plus d’informations à l’adresse https://www.gsa.europa.eu/ .

BeiDou (Chine)
Le projet spatial chinois Beidou à vocation de couvrir densément l’Asie mais aussi d’offrir une couverture mondiale. Depuis la France, quelques satellites prévus pour la couverture régionale de l’Asie sont visibles. A l’échelle mondiale, seuls quelques satellites sont déployés mais la Chine compte accélérer leur lancement pour offrir une telle couverture d’ici 2020, et ce avec des satellites émettant sur trois fréquences. Plus d’informations à l’adresse http://en.beidou.gov.cn/ .

QZSS (Japon)
La constellation japonaise QZSS est quasi-finalisée mais les orbites des satellites étant prévues pour couvrir l’Est de l’Asie, ils ne peuvent être vus depuis l’Europe. Plus d’information à l’adresse http://qzss.go.jp/en/ .

Qu’apportent ces nouveaux satellites et signaux ?

L’ajout des satellites Galiléo et Beidou aux satellites GPS et Glonass permet d’augmenter significativement le nombre de satellites pouvant être observés en simultané par une antenne GNSS. Au meilleur de la journée, jusqu’à environ douze GPS, huit Glonass, cinq Galiléo et cinq Beidou sont visibles simultanément depuis la France.

Au total, cela représente aujourd’hui une trentaine de satellites contre une vingtaine habituellement, soit une augmentation de 50%. A terme, une fois les constellations Galiléo et Beidou complètes, le nombre de satellites visible sera d’une quarantaine, soit une augmentation de 100% !

D’autre part, la majorité des nouveaux satellites GNSS sont tri-fréquences au lieu des satellites bi-fréquences habituels. Cette troisième fréquence augmente également la quantité de signaux émis par chaque constellation.

Cet accroissement augmente donc très significativement la disponibilité des satellites et signaux. Les améliorations potentielles attendues pour les utilisateurs sont :

– l’extension de l’accès au positionnement précis aux environnement difficiles (canyons urbains par exemple ou sous une canopée),
– le renforcement de la stabilité du positionnement précis en contribuant à l’affaiblissement du GDOP, notamment dans des conditions d’observation limitée,
– un accès plus rapide au positionnement précis, notamment grâce à la troisième fréquence GPS permettant de résoudre plus facilement les ambiguïtés de phase,
– l’augmentation de la fiabilité du positionnement précis en renforçant la capacité des récepteurs GNSS à détecter les erreurs de calcul et les multitrajets, mais aussi de se prémunir des interférences.

Combiner et travailler avec les différentes constellations disponibles

Pour travailler en Full GNSS, une question revient souvent sur la façon de combiner les constellations et le nombre de satellites nécessaires pour un fonctionnement optimum. De façon générale, mais cela peut être en fonction de votre équipement, il faut au minimum quatre satellites d’une même constellation et ajouter, au moins un autre satellite d’une autre constellation pour fixer les ambiguïtés.

Quels impacts pour un opérateur de réseau RTK comme Orphéon ?

Aujourd’hui, la majorité des opérateurs de services NRTK en France fournissent des corrections basées sur les signaux GPS et Glonass. Avec l’ajout des deux constellations Galileo et Beidou et des signaux sur une troisième fréquence, les opérateurs doivent adapter l’intégralité de leurs infrastructures afin de proposer et délivrer des services NRTK intégrant toutes ces nouveautés.

Cette adaptation représente des investissements importants.

La modernisation du réseau de stations de référence GNSS

Une source d’investissement très importante concerne l’infrastructure des stations de référence réparties sur l’ensemble du territoire, car elles doivent être elles-mêmes 100% compatibles avec l’ensemble des constellations et les nouveaux signaux à traiter.

Si les stations de référence déjà en place sont trop anciennes, leur remplacement devient alors indispensable car au sein d’une cellule de stations de référence GNSS encadrant un utilisateur, les corrections sont calculées à partir des satellites et signaux communs à l’ensemble de cette cellule.

Dans l’exemple ci-dessous, si l’une des cinq stations de référence GNSS n’est compatible qu’avec GPS et Glonass alors que les quatre autres sont « Full GNSS », les corrections reçues par les utilisateurs dans cette zone n’incluront que GPS et Glonass.

Le renforcement de l’infrastructure informatique

Ensuite, viennent l’infrastructure informatique et les logiciels générant et diffusant les corrections NRTK. L’infrastructure informatique doit être sérieusement renforcée pour supporter l’augmentation de la quantité de données à traiter avec, aujourd’hui, +50% de charge de travail supplémentaire pour les serveurs. Cette augmentation de Data demande ainsi plus de mémoire mais aussi plus d’espace de stockage. Les logiciels quant à eux, doivent être mis à jour et testés pour permettre de traiter tous les nouveaux signaux disponibles.

Le redimensionnement des liens de communication

Toutes ces données transitent sur des réseaux depuis les stations de référence vers les serveurs générant les corrections NRTK, puis les flux de corrections repartent des serveurs vers les utilisateurs sur le terrain. Les capacités et les bandes passantes des liens informatiques doivent donc être également redimensionnées.

Comment bénéficier des corrections NRTK dîtes « Full GNSS » ?

Aujourd’hui, un utilisateur souhaitant bénéficier des nouvelles évolutions des GNSS doit s’assurer d’avoir en sa possession :

– un récepteur mobile GNSS compatible « Full GNSS »,
– un Firmware et un moteur de mesures (ME) GNSS compatibles,
– l’option multifréquences GPS (L1, L2, L5),
– l’option Glonass,
– l’option Galileo,
– l’option Beidou,
– une antenne compatible « Full GNSS ».

Préparer le futur du réseau Orphéon

Le réseau de stations de référence GNSS Orphéon, propriété de Géodata Diffusion, est le premier réseau offrant des corrections NRTK GPS et Glonass en France depuis 2006. En plus de sa topologie unique, chaque station est composée d’équipements semblables afin de réduire au maximum les erreurs de mesures qui sont propres à chaque marque et modèle d’équipement GNSS. Dans le cas du réseau Orphéon, ces erreurs se réduisent naturellement et considérablement lors des calculs des corrections.

Ainsi, fidèle à sa place de pionnier, Geodata Diffusion, est très impliqué dans la modernisation de ses services GNSS NRTK et en particulier de son réseau de stations.

L’engagement Orphéon
Géodata Diffusion ne cesse de développer la qualité de ses services par un accompagnement personnalisé, une assistance technique réactive et une amélioration continue de ses infrastructures. Notre objectif est de proposer à nos clients un service sécurisé et innovant, leur garantissant un taux d’utilisation élevé et constant où qu’ils se trouvent, sur tout le territoire. Avec la mise en place et l’amélioration continue de nos procédures et le renforcement de nos structures, nous mettons tout en œuvre pour proposer durablement un service de corrections NRTK de très haut niveau avec :
• Des corrections réseau GNSS pour toutes les industries de précision
• Des corrections réseau GNSS dans les formats standards de l’industrie
• Une très haute disponibilité grâce à une infrastructure stable et fiable
• Une haute précision avec un système de référence reconnu
• Une expérience client complète et un support technique de qualité

Nous vous invitons donc à rester attentifs aux annonces dans les prochaines semaines…