Positionnement GPS cinématique en temps réel (RTK) pour le levé

A–B

Précision (au centimètre près)

La précision au centimètre près est la caractéristique clé du positionnement GNSS RTK, permettant une détermination cohérente des coordonnées horizontales et verticales à 1–2 centimètres de la véritable position en temps réel. Les récepteurs GNSS autonomes, comme ceux des smartphones, offrent généralement une précision de 2 à 10 mètres. Le RTK surmonte ces limitations grâce à l’utilisation de données de correction en temps réel provenant d’une station de base, ce qui le rend indispensable pour le levé, le guidage d’engins, la construction, l’agriculture de précision et la navigation autonome.

Le RTK atteint cette précision à l’aide de mesures de phase de porteuse. Une station de base fixe, dont la position est connue, transmet des corrections représentant la différence entre ses coordonnées calculées et connues. Le mobile applique ces corrections, éliminant la plupart des erreurs dans les signaux satellites. L’obtention de cette précision nécessite un lien de correction fiable et à faible latence ainsi qu’une bonne visibilité satellitaire (généralement cinq satellites ou plus), la précision se dégradant sur de longues distances ou dans des environnements difficiles.

Antenne (GNSS)

Une antenne GNSS capte les signaux des constellations de satellites telles que GPS, GLONASS, Galileo et BeiDou. Des antennes de haute qualité et multi-fréquences—souvent de grade géodésique—sont essentielles pour le RTK. Des caractéristiques comme les anneaux de blocage ou les plans de masse minimisent les effets de trajets multiples et maintiennent l’intégrité du signal, même dans des environnements difficiles. Un emplacement approprié, une bonne visibilité du ciel et un étalonnage régulier sont essentiels pour des performances optimales. Les avancées technologiques, notamment le support multi-constellations et le filtrage intégré, renforcent encore la fiabilité du RTK.

Véhicules autonomes

Les véhicules autonomes—terrestres, aériens ou marins—naviguent et exécutent des tâches sans intervention humaine, en s’appuyant sur des capteurs tels que LIDAR, IMU et GNSS. Le GNSS RTK est essentiel pour le contrôle précis de la trajectoire, le maintien de la voie et les manœuvres complexes. En agriculture, le RTK guide les tracteurs pour un travail efficace des champs. Pour le transport urbain, les voitures autonomes utilisent le RTK pour une localisation précise au niveau de la voie. Les drones utilisent le RTK pour des trajectoires de vol répétables et précises, réduisant l’intervention manuelle. Des liens de correction robustes, la redondance et la détection des erreurs sont essentiels pour la sécurité des applications autonomes, comme l’exigent les autorités réglementaires.

Station de base

La station de base est un récepteur GNSS fixe à un emplacement précisément connu, servant de référence pour les corrections RTK. Elle calcule en continu les erreurs dans les signaux satellites et diffuse ces données de correction—généralement au format RTCM—aux récepteurs mobiles via des liaisons radio, cellulaires ou Internet. La stabilité, l’étalonnage et la qualité de l’emplacement de la station de base influencent directement la précision du système RTK. Les déploiements peuvent utiliser des stations de base uniques (portée de 10 à 20 km) ou le RTK en réseau (NRTK) pour une couverture plus étendue.

Longueur de la ligne de base

La longueur de la ligne de base est la distance entre la station de base et le récepteur mobile. La précision du RTK est maximale lorsque la ligne de base est courte (idéalement <10 km), car de nombreuses erreurs GNSS sont spatialement corrélées sur de courtes distances. À mesure que la ligne de base s’allonge, les différences d’erreurs atmosphériques et locales augmentent, réduisant l’efficacité des corrections. Le RTK en réseau et les stations de référence virtuelles (VRS) interpolent les corrections de plusieurs bases, réduisant ainsi la ligne de base virtuelle et permettant le positionnement de haute précision sur de grandes surfaces.

BeiDou

BeiDou est le système GNSS mondial de la Chine, fournissant des services de positionnement, de navigation et de synchronisation à l’échelle mondiale. Les récepteurs RTK modernes prennent en charge le fonctionnement multi-constellations, y compris BeiDou, ce qui améliore la visibilité des satellites, la géométrie et la fiabilité—surtout dans des environnements difficiles. La capacité double fréquence de BeiDou améliore la correction ionosphérique et les performances du RTK, et les normes internationales recommandent le support multi-constellations pour des opérations robustes sur le terrain.

C–D

Mesure de phase de porteuse

La mesure de phase de porteuse suit la phase de l’onde porteuse d’un satellite, permettant une sensibilité au millimètre. Contrairement aux mesures de code de phase, les observations de phase de porteuse permettent de détecter des changements de position à l’échelle du centimètre voire du millimètre, ce qui est essentiel pour le RTK. Cependant, le nombre total de cycles entiers (ambiguïté entière) doit être déterminé pour le positionnement absolu. La mesure de phase de porteuse est à la base du RTK et d’autres techniques GNSS de haute précision, permettant une convergence rapide vers des solutions précises pour des applications exigeantes comme les levés de limites et la surveillance de structures.

Précision au centimètre près

La précision au centimètre près est la capacité du système GNSS à localiser des points à 1–2 centimètres près en horizontal et en vertical. Obtenue grâce à la mesure de phase de porteuse, aux corrections en temps réel et au traitement multi-fréquences/multi-constellations, cette précision est essentielle pour le levé cadastral, l’ingénierie, l’agriculture de précision et la navigation autonome. Du matériel de haute qualité, des corrections fiables, une visibilité optimale des satellites et une gestion soignée de l’environnement sont nécessaires pour des résultats cohérents.

Lien de communication

Le lien de communication est le moyen par lequel les données de correction sont transmises de la station de base au mobile. Les options incluent :

• Modems radio UHF/VHF : Liaisons dédiées, à faible latence, en visibilité directe (10–20 km).
• Données cellulaires (3G/4G/5G) : Prend en charge NTRIP pour un accès RTK à large couverture.
• Wi-Fi : Pour les environnements à courte portée et haut débit.
• Communication satellite : Pour les usages éloignés/au large, mais peut avoir une latence plus élevée.

Le choix dépend des conditions du site, de l’infrastructure et des besoins en fiabilité. La redondance et des mécanismes de correction d’erreur robustes sont essentiels pour garantir l’intégrité des données de correction.

Données de correction (station de base)

Les données de correction, générées par la station de base, représentent l’ensemble des erreurs GNSS à son emplacement—erreurs d’orbite et d’horloge satellite, délais atmosphériques et effets locaux. Diffusées au format RTCM, ces corrections sont appliquées par les unités mobiles pour obtenir un positionnement au centimètre près. Une livraison à faible latence (1–2 secondes) est cruciale, avec un étalonnage régulier de la station de base et le respect des normes pour garantir la qualité des données.

GPS différentiel (DGPS)

Le DGPS est une méthode antérieure de correction GNSS, améliorant la précision à 0,5–3 mètres en diffusant des corrections de pseudo-distance à partir de stations de référence. Bien adapté à la navigation et à la cartographie, le DGPS ne dispose pas des corrections de phase de porteuse du RTK, limitant ainsi sa précision. Le RTK fournit une précision au centimètre près, ce qui en fait la norme pour le levé et l’automatisation de haute précision.

Levé par drone

Le levé par drone utilise des UAV équipés de caméras haute résolution, de LiDAR et de GNSS RTK pour collecter des données géospatiales avec une précision au centimètre près. Les drones équipés de RTK simplifient les flux de travail en réduisant ou en éliminant la nécessité de points de contrôle au sol, permettant une cartographie rapide et précise de grandes zones ou de zones difficiles d’accès. Les applications incluent la cartographie topographique, le suivi de chantiers, l’analyse volumétrique, l’agriculture et l’inspection d’infrastructures. Le maintien d’un lien de correction RTK continu est essentiel, avec un basculement possible vers des flux de travail PPK si nécessaire.

E–G

Emlid

Emlid est un fabricant de premier plan de récepteurs GNSS RTK de haute précision et abordables, tels que le Reach RS2+ et le Reach RX. Les appareils Emlid sont largement utilisés dans le levé, l’agriculture et la cartographie par drone pour leur fiabilité, leur support multi-constellations et leur logiciel convivial. L’engagement d’Emlid envers les standards ouverts et l’interopérabilité a démocratisé l’accès à la technologie RTK pour les professionnels et les passionnés du monde entier.

Références

• Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) : Manuel GNSS (Doc 9849)
• U.S. National Geodetic Survey (NGS) : Lignes directrices pour le levé GNSS RTK/RTN
• Bureau des Nations Unies pour les affaires spatiales (UNOOSA) : Manuel utilisateur GNSS
• Documentation Emlid : https://docs.emlid.com/
• Normes RTCM : https://rtcm.myshopify.com/

Voir aussi

• RTK en réseau (NRTK)
• PPK (cinématique post-traitée)
• Station de référence virtuelle (VRS)
• Agriculture de précision
• Types d’antennes GNSS