Cours sur les Systèmes de Positionnement par Satellite

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to Lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson
Download our mobile app to listen on the go
Get App

Questions and Answers

Dans le contexte du positionnement GNSS, quelle est la signification de la méthode de positionnement différentiel en temps différé, et pourquoi son exactitude est-elle critique dans des applications terrestres nécessitant une précision millimétrique, compte tenu des contraintes atmosphériques et des erreurs instrumentales?

  • Une méthodologie qui compense les erreurs en corrélant les mesures de phase avec des stations de référence, adaptée aux applications de haute précision en post-traitement. (correct)
  • Un positionnement absolu ignorant complètement les signaux multi-GNSS et les corrections de trajectoire.
  • Une technique négligeant les erreurs atmosphériques, idéale pour les applications nécessitant une précision grossière.
  • Une méthode utilisant uniquement les mesures de code, insensible aux erreurs d'horloge atomique et aux retards ionosphériques élevés.

Comment l'emploi de modèles d'antenne sophistiqués, intégrant des techniques de Choke-Ring, permet-il d'améliorer la précision du positionnement GNSS en atténuant spécifiquement les erreurs multifrais, et comment ces améliorations se traduisent-elles en termes de réduction des incertitudes positionnelles dans les environnements opérationnels complexes?

  • Ils minimisent les effets des trajets multiples en supprimant sélectivement les signaux non directs, améliorant ainsi la précision du positionnement. (correct)
  • Ils corrigent les erreurs d'horloge atomique au sein des satellites GNSS, réduisant le besoin de stations de référence au sol.
  • Ils optimisent l'utilisation de l'almanach et des données d'éphémérides pour accélérer l'acquisition des signaux satellitaires.
  • Ils amplifient les signaux reçus, augmentant les interférences et la complexité du traitement du signal.

En considérant une configuration GNSS impliquant des stations de référence distantes (> 50 km), quelle est la stratégie d'observation optimale pour minimiser l'impact des erreurs atmosphériques corrélées et non corrélées, et comment cette stratégie influence-t-elle le choix des algorithmes de post-traitement des données?

  • Se fier uniquement à un point pivot pour réduire les calculs.
  • Utiliser des périodes d'observation courtes pour éviter les variations atmosphériques.
  • Allonger la durée d'observation pour moyenner les erreurs atmosphériques, tout en tenant compte des conditions météorologiques et du dénivelé. (correct)
  • Ignorer les conditions météorologiques et le dénivelé entre les stations.

Dans le cadre du positionnement statique d'une station GNSS, comment la sélection méticuleuse d'un site, tenant compte de la présence de masques, de l'accessibilité et des possibilités de rattachement à d'autres réseaux géodésiques, influence-t-elle la performance globale du positionnement, et quelles techniques de modélisation sont nécessaires pour compenser les effets des masques non évitable?

<p>Elle permet d'optimiser la réception des signaux, de faciliter l'accès, et d'intégrer les données dans un cadre géodésique global, améliorant la précision et la fiabilité. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans un contexte de positionnement dynamique avec des stations de référence proches de la trajectoire, comment la combinaison des techniques PPK (Post-Processed Kinematic) avec un post-traitement sophistiqué des données améliore-t-elle l'exactitude de la trajectoire, compte tenu des erreurs potentielles liées à la modélisation de la troposphère et à la dynamique du récepteur?

<p>En minimisant l'influence des erreurs atmosphériques grâce à une distance plus courte entre le récepteur et les stations de référence. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les implications de l'utilisation des données RINEX (Receiver Independent Exchange Format) dans le traitement avancé des signaux GNSS, en particulier en ce qui concerne la correction des erreurs systématiques et aléatoires, et comment les différentes versions du format RINEX (2.X, 3.X et 4.0) gèrent-elles les complexités croissantes des signaux GNSS modernes?

<p>Ils offrent une représentation lisible et intelligible des données, permettant l'application de corrections et de modèles pour améliorer la précision du positionnement, avec des versions évolutives supportant les nouvelles constellations et observables. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte des systèmes GNSS, comment l'utilisation des éphémérides précises, issues de sources telles que l'IGS (International GNSS Service), influence-t-elle la précision du positionnement en post-traitement, et quelles sont les implications de l'utilisation d'éphémérides rapides ou ultra-rapides en termes de compromis entre la latence et la précision des résultats?

<p>Elles sont indispensables pour obtenir une précision centimétrique ou millimétrique en post-traitement, permettant de corriger avec exactitude la position et l'horloge des satellites, bien que l'utilisation d'éphémérides rapides ou ultra-rapides puisse réduire légèrement la précision. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment l'analyse des observations GNSS, en particulier dans le cadre du positionnement statique, tire-t-elle parti du calcul des lignes de base entre les stations permanentes et les stations inconnues pour minimiser les erreurs de positionnement, et quelles méthodes de compensation sont utilisées pour optimiser la précision des coordonnées de la station inconnue dans des configurations complexes?

<p>En calculant les lignes de base, puis en appliquant des méthodes de moyenne ou de compensation pour minimiser les erreurs et optimiser la précision dans des configurations complexes. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte du positionnement ponctuel précis (PPP), comment l'indépendance vis-à-vis des stations de référence terrestres influence-t-elle la flexibilité et l'application du PPP dans des environnements opérationnels variés, et quelles sont les limitations inhérentes à cette méthode en termes de sensibilité aux erreurs de mesure et à la précision des modèles atmosphériques?

<p>Elle offre une grande flexibilité en éliminant le besoin de stations de référence, mais augmente la sensibilité aux erreurs de mesure et à la précision des modèles atmosphériques. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'importance des observations météorologiques colocalisées avec les récepteurs GNSS pour la correction de la traversée troposphérique, et comment l'intégration de ces données améliore-t-elle la précision du positionnement GNSS, en particulier dans les applications nécessitant une haute exactitude verticale?

<p>Elles permettent de mieux contraindre les modèles troposphériques, améliorant ainsi la précision du positionnement, surtout verticalement. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment l'angle de coupure influence-t-il la qualité des données GNSS acquises, et quelles stratégies peuvent être mises en œuvre pour atténuer l'impact des signaux à faible élévation dans le contexte des applications de positionnement de haute précision, notamment en milieu urbain dense?

<p>Un angle de coupure approprié permet de réduire le bruit et les erreurs liés aux signaux à faible élévation, améliorant ainsi la qualité des données, surtout en milieu urbain dense. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans le cadre de l'exploitation des données GNSS en mode statique, comment une occupation prolongée des stations influence-t-elle la résolution des ambiguïtés de phase et, par conséquent, la précision du positionnement, compte tenu des variations temporelles des erreurs atmosphériques et orbitales?

<p>Elle favorise une meilleure résolution des ambiguïtés de phase en moyennant les erreurs atmosphériques et orbitales, améliorant ainsi la précision du positionnement. (D)</p> Signup and view all the answers

En considérant les différents types d'erreurs affectant les mesures GNSS, comment les erreurs systématiques (par exemple, les biais d'horloge, les retards troposphériques) sont-elles distinguées et traitées différemment des erreurs aléatoires dans le processus de post-traitement, et quelles techniques de modélisation avancées sont employées pour minimiser leur impact sur la précision du positionnement?

<p>Les erreurs systématiques sont modélisées et corrigées, tandis que les erreurs aléatoires sont atténuées par moyennage, utilisant des techniques de filtrage de Kalman et des modèles atmosphériques sophistiqués. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de la densification des réseaux géodésiques existants, comment l'intégration des données GNSS avec d'autres techniques géospatiales (par exemple, la triangulation laser, la nivellement de précision) améliore-t-elle la fiabilité et la cohérence des modèles géodésiques locaux et régionaux, et quels algorithmes d'ajustement sont utilisés pour minimiser les discordances entre les différents types de données?

<p>Elle permet d'intégrer différentes sources de données pour améliorer la fiabilité et la cohérence des modèles, en utilisant des algorithmes d'ajustement comme les moindres carrés. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment les modèles géodésiques utilisés dans le traitement des données GNSS, tels que les ellipsoïdes de référence et les systèmes de coordonnées, influencent-ils la représentation de la surface terrestre et, par conséquent, la précision des coordonnées obtenues, et quelles transformations de coordonnées sont nécessaires pour assurer la compatibilité des données GNSS avec les systèmes de référence locaux et internationaux?

<p>Ils définissent la base de la représentation de la surface terrestre, et des transformations de coordonnées sont nécessaires pour assurer la compatibilité des données avec les systèmes de référence locaux et internationaux, corrigeant les distorsions et les erreurs géométriques. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte des applications GNSS nécessitant une haute intégrité (par exemple, la navigation aérienne), comment les systèmes d'augmentation basés sur satellite (SBAS) et les techniques de surveillance de l'intégrité contribuent-ils à la détection et à la mitigation des erreurs critiques, et quels sont les compromis entre la disponibilité, la continuité et la précision des services de navigation offerts?

<p>Ils contribuent à la détection et à la mitigation des erreurs critiques, garantissant un niveau de confiance élevé dans les informations de positionnement, malgré certains compromis nécessaires entre la disponibilité, la continuité et la précision des services. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment l'analyse spectrale des signaux GNSS, en particulier dans des environnements perturbés (par exemple, brouillage intentionnel, interférences électromagnétiques), permet-elle d'identifier et de caractériser les sources d'interférences, et quelles techniques de traitement du signal sont utilisées pour minimiser leur impact sur la qualité des mesures de positionnement?

<p>Elle permet d'identifier et de caractériser les sources d'interférences, en utilisant des techniques de filtrage adaptatif et de suppression des interférences pour améliorer la qualité des mesures. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de la gestion des données GNSS à grande échelle, comment les bases de données géospatiales et les systèmes d'information géographique (SIG) sont-ils utilisés pour organiser, stocker et diffuser les informations de positionnement, et quelles sont les considérations relatives à la performance, à la scalabilité et à l'interopérabilité de ces systèmes dans le cadre des infrastructures de données spatiales (IDS)?

<p>Ils permettent d'organiser, de stocker et de diffuser les informations de positionnement, en tenant compte des considérations de performance, de scalabilité et d'interopérabilité dans le cadre des infrastructures de données spatiales (IDS). (A)</p> Signup and view all the answers

Comment les techniques de fusion de capteurs, combinant les données GNSS avec d'autres sources d'information (par exemple, les unités de mesure inertielle (IMU), les odomètres, les caméras), améliorent-elles la robustesse et la précision du positionnement dans des environnements contraints ou dynamiques, et quels algorithmes de filtrage sont utilisés pour optimiser l'intégration de ces différentes sources de données?

<p>Elles permettent d'améliorer la robustesse et la précision du positionnement en intégrant différentes sources de données, en utilisant des algorithmes de filtrage comme le filtre de Kalman. (B)</p> Signup and view all the answers

En considérant les applications de surveillance des déformations crustales et de la géodynamique, comment les réseaux GNSS permanents sont-ils utilisés pour détecter et quantifier les mouvements de la surface terrestre, et quelles sont les considérations relatives à la stabilité, à la calibration et à la maintenance de ces réseaux pour assurer la fiabilité des mesures à long terme?

<p>Ils permettent de détecter et de quantifier les mouvements de la surface terrestre, en tenant compte des considérations de stabilité, de calibration et de maintenance pour assurer la fiabilité des mesures à long terme. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment l'utilisation des modèles de marées océaniques globaux, tels que FES2004, contribue-t-elle à l'amélioration de la précision du positionnement GNSS, en particulier dans les zones côtières et les applications de surveillance du niveau de la mer, et comment ces modèles sont-ils intégrés dans les algorithmes de traitement des données GNSS pour minimiser les erreurs liées aux variations du niveau de la mer?

<p>Ils permettent de corriger les effets des marées sur le positionnement, en particulier dans les zones côtières et les applications de surveillance du niveau de la mer, en intégrant ces modèles dans les algorithmes de traitement des données. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment les algorithmes de détection et de correction des sauts de cycle dans les mesures de phase GNSS influencent-ils la qualité des résultats de positionnement, et quelles stratégies sont employées pour minimiser l'impact de ces sauts de cycle sur la résolution des ambiguïtés de phase et la précision globale des coordonnées obtenues?

<p>Ils permettent de détecter et de corriger les sauts de cycle, améliorant ainsi la qualité des résultats et la résolution des ambiguïtés de phase. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte des applications de géodésie spatiale, comment les techniques d'interférométrie à très longue base (VLBI) et de télémétrie laser sur satellites (SLR) sont-elles combinées aux données GNSS pour déterminer les paramètres fondamentaux de la Terre (par exemple, la rotation terrestre, le mouvement polaire, les variations de la longueur du jour), et quelles sont les implications de ces mesures pour la compréhension des processus géophysiques et la définition des systèmes de référence terrestres?

<p>Elles sont combinées pour déterminer les paramètres fondamentaux de la Terre, contribuant ainsi à la compréhension des processus géophysiques et à la définition des systèmes de référence terrestres. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Que sont les GNSS ?

Systèmes qui utilisent des signaux de satellites pour déterminer la position sur Terre.

Qu'est-ce que la norme FIG-OHI-ACI Hydrographie catégorie A ?

Norme internationale qui définit les compétences requises pour les experts en hydrographie, y compris en GNSS.

Qu'est-ce que la mesure de la hauteur d'antenne ?

Mesure de la hauteur d'une antenne GNSS, effectuée de deux manières différentes au début et à la fin d'une session.

Qu'est-ce que le format RINEX ?

Format standard pour stocker et échanger des données GNSS brutes.

Signup and view all the flashcards

Que sont les systèmes d'acquisition GNSS professionnels ?

GNSS pour applications professionnelles.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce qu'un Géonavigateur ?

GNSS pour navigation personnelle.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce que la réduction des sources d'erreur ?

Processus de correction des erreurs dans les données GNSS en utilisant des données externes.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce que le positionnement relatif en post-traitement ?

Technique de positionnement GNSS où la position est déterminée en post-traitement.

Signup and view all the flashcards

Que signifie GNSS global ?

Système de positionnement par satellite qui couvre toute la planète.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce qu'une ligne de base en GNSS ?

Distance entre une station inconnue et une station de référence.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce que le positionnement différentiel ?

Correction des erreurs GNSS en utilisant des stations de référence proches.

Signup and view all the flashcards

Quelle est la précision typique en mode PPK ?

Précision attendue du positionnement différentiel en temps différé.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce qu'une fiche de stationnement ?

Document qui décrit les observations et conditions d'une station GNSS.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce qu'un point pivot dans une méthode de positionnement ?

Un point connu utilisé comme référence pour déterminer les positions d'autres points.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce qu'une carte des masques ?

Représentation des obstructions autour d'une antenne GNSS.

Signup and view all the flashcards

Que sont les éphémérides précises ?

Fichiers contenant des informations précises sur la position des satellites au fil du temps.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce que le trajet multiple ?

Phénomène où un signal GNSS suit plusieurs chemins, causant des erreurs.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce que la compression Hatanaka ?

Technique pour compresser les fichiers RINEX en réduisant la redondance des données.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce que le format RINEX 3.X ?

Document décrivant le format des données de navigation, incluant les données GLONASS et Galileo.

Signup and view all the flashcards

Qu'est-ce que le modèle de Klobuchar ?

Modèle utilisé pour corriger les effets ionosphériques sur les signaux GNSS.

Signup and view all the flashcards

Study Notes

Avant-propos

  • Le document est issu de travaux réalisés depuis 2009 au sein de l'École Nationale des Sciences Géographiques (ENSG / IGN), puis de l'École Nationale Supérieure des Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne).
  • Ce document s'appuie sur des relectures partielles, avec des remerciements à J. Beilin et X. Collilieux.
  • Sert principalement aux besoins en compétences F1.3 et H1.2 exigées par l'OHI dans le cadre de la norme internationale FIG-OHI-ACI Hydrographie catégorie A (ОНІ, 2018).

Organisation du cours

  • Présentation rapide des systèmes de positionnement par satellite
  • Explication de leur principe
  • Rappel de notions de géodésie nécessaires
  • Description des signaux et des mesures utilisées
  • Examen des modèles et sources de données pour réduire les erreurs dans le positionnement GNSS
  • Examen des méthodes de positionnement GNSS avec une précision variant de plusieurs mètres à millimètres
  • Présentation des quatre systèmes globaux de positionnement par satellite
  • Aperçu des réseaux GNSS permanents, présentant leur origine, leur fonctionnement et leurs finalités
  • Description de la réalisation d'un positionnement précis par GNSS, du choix de la station jusqu'à l'analyse des observations

Réalisation et exploitation de mesures GNSS

  • Étudie la réalisation et l'exploitation d'observations GNSS, en particulier le positionnement relatif post-traitement sur des mesures de phase.
  • L'objectif principal est de déterminer la position de stations inconnues à partir de stations de référence avec des coordonnées connues.

Position du problème

  • Traite des configurations classiques de positionnement, en se concentrant sur le cas d'une antenne fixe terrestre, ou station.
  • Il existe plusieurs scénarios de base pour le positionnement de stations GNSS
  • Déterminer les coordonnées d'une station inconnue à partir d'un réseau de stations connues.
  • Déterminer les coordonnées d'un ensemble de stations inconnues situées à moins de 15 km les unes des autres, en utilisant un réseau de stations connues distantes de plus de 50 km.
  • Déterminer la trajectoire d'un porteur à partir d'un réseau de stations connues proches, situées à moins de 15 km.
  • Déterminer la trajectoire d'un porteur à partir d'une station inconnue proche du porteur (moins de 15 km) et d'un réseau de stations connues distantes de plus de 50 km.
  • Mise en œuvre du positionnement différentiel sur la phase en temps différé en mode statique ou cinématique (PPK), visant une exactitude de 5 mm à 5 cm

Systèmes d'acquisition GNSS

  • Le positionnement différentiel sur la phase en temps différé est utilisé, avec une exactitude attendue de l'ordre de 5 mm à 5 cm.

Géonavigateurs

  • Définition officielle du géonavigateur : un système d'aide au déplacement individuel ou à la conduite de véhicules qui utilise la géolocalisation par satellite pour le repérage et la suggestion d'itinéraires.
  • Le terme "GPS" est couramment utilisé pour désigner ce type de système.
  • Ces appareils utilisent un positionnement standard avec une exactitude métrique.
  • Les modèles récents sont multi-GNSS, compatibles avec les quatre constellations GNSS.
  • Principalement utilisés pour la navigation automobile et la randonnée.
  • Le prix est généralement abordable, autour d'une centaine d'euros.

Systèmes professionnels

  • Grande variété d'instruments pour le positionnement GNSS professionnel.
  • Les paramètres à considérer incluent le type de mesures, le nombre de fréquences observées, la mobilité, la présence d'un module radio et les constellations GNSS utilisées.
  • Les prix varient de quelques centaines à plusieurs milliers d'euros.

Choix de la localisation de l'antenne inconnue

  • La localisation de l'antenne doit être choisie en tenant compte de la présence de masques, de l'accessibilité et de la sécurisation de la station, ainsi que du rattachement possible à d'autres réseaux.
  • Le point stationné doit être matérialisé et précisément rattaché à l'antenne GNSS via le centrage et la mesure de la hauteur d'antenne.
  • La hauteur de l'antenne doit être mesurée de deux manières distinctes.
  • L'antenne doit être orientée au nord pour tenir compte des modèles de calibration.

Stratégie d'observation

  • Une fiche de stationnement doit être remplie pour chaque station et séquence d'observation.
  • Pour une antenne mobile, il est recommandé de privilégier le point le plus haut du porteur et d'éloigner l'antenne de toute source d'interférence.

Stratégie d'observation

  • La précision du positionnement différentiel est commandée par la longueur des lignes de base et la durée d'observation

Observations

  • Les données GNSS sont stockées et échangées au format RINEX (Receiver Independent Exchange Format).
  • RINEX propose une représentation lisible des données.
  • La dernière version est la 4.0, mais les versions 2 et 3 restent privilégiées.

Données externes

Analyse des observations

Positionnement statique

  • Calculer les lignes de base entre les stations permanentes et la ou les stations inconnues
  • Différentes stratégies selon le nombre de stations :
  • Station inconnue unique : calculer les lignes de base entre stations de référence et station inconnue, puis déduction des coordonnées par moyenne ou compensation.
  • Plusieurs stations inconnues : utiliser la méthode du pivot, en déterminant d'abord les coordonnées de la station pivot, puis en calculant les lignes de base par rapport aux stations inconnues restantes.

Positionnement dynamique

  • Trajectoire à proximité des stations de références : calculer en PPK les lignes de base entre stations de référence et antenne dynamique, puis déduction des coordonnées par moyenne ou compensation.
  • Trajectoire à grande distance des stations de références : utiliser une méthode proche de celle du pivot, en déterminant d'abord les coordonnées de la station pivot.

Autres configurations possibles

  • RTK post-traité : déterminer la trajectoire d'une antenne dynamique dans une zone sans stations de référence.
  1. Mettre en place une station fixe à proximité de la zone de levé.
  2. Déterminer les coordonnées de navigation de cette antenne et enregistrer les observations GNSS brutes.
  3. Mettre en place une communication permettant un positionnement RTK du porteur par rapport à cette station fixe.
  4. Mesurer la trajectoire du porteur en RTK par rapport à la station fixe.
  5. Déterminer précisément les coordonnées de la station fixe par post-traitement des observations GNSS brutes (PPP, statique).
  • Positionnement Ponctuel Précis : toutes les configurations peuvent être traitées par une analyse PPP des mesures brutes.
  • Dans les configurations (b) et (c), le PPP peut servir à déterminer la station pivot, suivi d'un traitement différentiel.

Format RINEX

  • Données acquises par GNSS stockées et échangées au format RINEX (Receiver Independent Exchange Format).
  • RINEX offre une représentation lisible des données acquises.
  • La version la plus récente du format est la version 4.0 (depuis fin 2021), bien que les versions 2 et 3 soient actuellement plus utilisées.
  • Les changements principaux introduits par la version 4.0 concernent la représentation des données issues du message de navigation et la prise en compte des nouvelles observables Beidou.
  • Le format est gourmand en espace de stockage, dû à la représentation lisible des données.
  • Un format compressé (compression Hatanaka) est couramment utilisé pour le stockage et la diffusion des données.

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Quiz Team

Related Documents

More Like This

Use Quizgecko on...
Browser
Browser