Mesure GPS : Conjugaison des perturbations ionosphériques et dilution de la précision HDOP

Conjugaison de 2 phénomènes

En ce début d’année, nous observons les conséquences de la conjugaison de l’activité ionosphérique et de la dilution de la précision GDOP qui viennent perturber les habitudes et les mesures ou positionnement GPS.

S’agissant de phénomènes périodiques, ils ont eu tendance depuis des années à se faire discrets mais aujourd’hui ils se rappellent à nous de manière plus ou moins forte. 

Il est donc intéressant d’en comprendre l’origine et quel impact cela peut avoir sur nos activités quotidiennes.

La vie des récepteurs satellites n’est pas un long fleuve tranquille

Depuis la fin de l’année 2022, l’utilisation d’un récepteur satellites est quelque peu perturbée par deux phénomènes connus.

  • Le premier phénomène concerne l’activité ionosphérique : il s’agit de la principale source d’erreur affectant la précision du positionnement par méthodes GNSS est liée à la traversée atmosphérique du signal et plus particulièrement à la traversée de sa partie ionisée appelée ionosphère.
  • Le deuxième phénomène concerne la dilution de la précision HDOP, liée à la géométrie des satellites observables à cause de leur position et leur répartition au dessus de l’utilisateur.  

Quelle que soit la marque du matériel ou les constellations GPS, Glonass, Galiléo ou Beidou utilisées, personne n’y échappe vraiment : ces phénomènes vont toucher tout un chacun et affecter de manière plus ou moins importante votre précision de positionnement.

Phénomènes siégeant dans l’ionosphère

L’ionosphère est une haute couche de l’atmosphère comprise entre environ 50 et 1000 km d’altitude. Dans cette couche atmosphérique, les molécules sont amputées d’un électron sous l’effet du rayonnement solaire (allant de l’ultraviolet aux rayons X) et forment un plasma, c’est-à-dire une phase de la matière constituée de particules chargées d’ions et d’électrons.

Les conséquences

Les conséquences provoquées par des phénomènes solaires comme des éruptions ou des tempêtes géomagnétiques sont nombreuses et variées : corrosion accélérée des pipe-lines, pannes de satellites ou de réseau électrique… Les phénomènes d’origine solaire provoquent également des perturbations qui entraînent une dégradation de la précision des applications GNSS.

Une activité solaire importante tous les 11 ans

Comme vous pouvez le voir sur le graphique ci-dessous, le niveau de l’activité solaire est en augmentation. Cela signifie que les perturbations sont actuellement plus importantes et vont encore augmenter.

Le cycle de l'activité solaire de 2002 à aujourd'hui

Le GDOP et HDOP une question de géométrie

Pour se positionner avec un récepteur satellite, il faut au moins recevoir les signaux de quatre satellites  (trois pour les dimensions et un pour le temps). Cependant,  la position des satellites au moment des mesures a une influence déterminante sur la qualité du positionnement et ces calculs peuvent être entachés d’incertitude.

Ainsi, le coefficient d’affaiblissement de la précision ou GDOP est un des critères de qualité qui permet de savoir si une position évaluée au sol est fiable ou non. Ce  coefficient permet de vérifier si les satellites utilisés sont suffisamment éloignés entre eux car des satellites trop proches calculeraient une position trop imprécise.

Combien de satellites au dessus de ma tête ?

Les satellites de positionnement sont en mouvement permanent et tournent sans cesse autour de la terre de telle manière qu’en tout point du globe il y ait toujours au moins 4 satellites visibles dans le ciel.

Conséquence

La répartition et le nombre de satellites observables change sans arrêt à telle point qu’à certain moment leur nombre diminue mais aussi que leur positionnement au dessus de nous ne soit pas optimum.

Comme vous pouvez le voir sur les graphiques ci-dessous qui représentent la différence du nombre de satellites total observables entre 8h et 17h entre le mois de Septembre 2022 et Janvier 2023 avec une chutte de leur nombre pendant quelques heures au milieu de la journée (cumul des satellites GPS, Glonass, Galileo et Beidou).

La force du réseau Orphéon

Un choix de matériel et de récepteur GNSS pour le réseau

Le choix sans aucun compromis du matériel utilisé pour créer le réseau Orphéon : les stations GNSS sont toutes de même marque et même modèle très haut de gamme.

  • pour limiter les bruits et les biais électronique de mesure entre capteurs
  • pour une meilleure intégration même version de logiciel 
  • pour permettre à 100% les calculs des corrections Full GNSS en réseau (GPS + GLONASS + Galileo + BeiDou).
  • pour assurer la pérennité et performance toutes les stations sont la propriété de Geodata Diffusion
  • Le choix d’une suite logicielle la plus  performante pour gestion et de monitoring du réseau

Notre réseau étant à ce jour construit selon les règles de l’art avec des stations tous les 60 km permet d’optimiser la couverture tout en vous assurant d’un service premium sans compromis.

Le choix stratégique de votre matériel

Aujourd’hui plus que jamais, le choix de votre équipement est essentiel.

Si pendant des années ces perturbations physiques sont restées assez discrètes, elles ont pu nous laisser penser que tous les récepteurs GPS du marché se valaient et qu’ils présentaient peu ou prou les mêmes performances.

Or nous le savons bien, il y a parfois de fausses économies. Il vaut mieux parfois acquérir un matériel d’un grand constructeur avec moins de fonctionnalité mais être sur de ses performances dans l’adversité et les conditions difficiles du terrain.

Restez attentif à la démonstration et à l’utilisation

Comme nous l’avons vu ci-dessus, les perturbations fluctuent pendant la journée.

Il est donc important lors d’une démonstration d’être attentif aux différentes conditions plus ou moins favorables (ceci est aussi valable lors de l’utilisation de votre propre équipement au quotidien bien évidement)

  • Quelles sont les perturbations dans la ionosphère ?
  • Quelles est la dilution du GDOP ?
  • Quelles sont les latences de transmission des informations due à internet ?

Attention donc aux vendeurs de solution miracle ….