Positionnement précis du point - Precise Point Positioning
Le positionnement précis de point (PPP) est une méthode de positionnement du système mondial de navigation par satellite (GNSS) qui calcule des positions très précises, avec des erreurs aussi petites que quelques centimètres dans de bonnes conditions. PPP est une combinaison de plusieurs techniques de raffinement de position GNSS relativement sophistiquées qui peuvent être utilisées avec du matériel de qualité proche du consommateur pour produire des résultats proches de la qualité de l'enquête. PPP utilise un seul récepteur GNSS, contrairement aux méthodes RTK standard , qui utilisent un récepteur de base temporairement fixe sur le terrain ainsi qu'un récepteur mobile relativement proche. Les méthodes PPP se chevauchent quelque peu avec les méthodes de positionnement DGNSS , qui utilisent des stations de référence permanentes pour quantifier les erreurs systémiques.
Méthodes
PPP repose sur deux sources générales d'information : les observables directs et les éphémérides.
Les observables directs sont des données que le récepteur GPS peut mesurer lui-même. Une observation directe pour PPP est la phase de la porteuse , c'est-à-dire non seulement le message de synchronisation codé dans le signal GNSS, mais aussi si l'onde de ce signal monte ou descend à un moment donné. En gros, la phase peut être considérée comme les chiffres après la virgule dans le nombre d'ondes entre un satellite GNSS donné et le récepteur. En soi, la mesure de phase ne peut même pas donner une position approximative, mais une fois que d'autres méthodes ont réduit l'estimation de position à un diamètre correspondant à une seule longueur d'onde (environ 20 cm), les informations de phase peuvent affiner l'estimation. Une autre observation directe importante est le retard différentiel entre les signaux GNSS de différentes fréquences. Ceci est utile car une source majeure d'erreur de position est la variabilité dans la façon dont les signaux GNSS sont ralentis dans l' ionosphère , qui est affectée de manière relativement imprévisible par la météo spatiale . L'ionosphère est dispersive , ce qui signifie que les signaux de fréquence différente sont ralentis de quantités différentes. En mesurant la différence des retards entre les signaux de fréquences différentes, le logiciel du récepteur (ou un post-traitement ultérieur) peut modéliser et supprimer le retard à n'importe quelle fréquence. Ce processus n'est qu'approximatif, et des sources de retard non dispersives subsistent (notamment de la vapeur d'eau se déplaçant dans la troposphère ), mais il améliore considérablement la précision.
Les éphémérides sont des mesures précises des orbites des satellites GNSS, effectuées par la communauté géodésique (le Service GNSS international et d'autres organisations publiques et privées) avec des réseaux mondiaux de stations au sol. La navigation par satellite fonctionne sur le principe que les positions des satellites à un instant donné sont connues, mais en pratique, les impacts de micrométéoroïdes , la variation de la pression de rayonnement solaire , etc. font que les orbites ne sont pas parfaitement prévisibles. Les éphémérides diffusées par les satellites sont des prévisions antérieures, datant jusqu'à quelques heures, et sont moins précises (jusqu'à quelques mètres) que des observations soigneusement traitées de l'endroit où se trouvaient réellement les satellites. Par conséquent, si un système récepteur GNSS stocke des observations brutes, elles peuvent être traitées ultérieurement par rapport à une éphéméride plus précise que ce qui était dans les messages GNSS, produisant des estimations de position plus précises que ce qui serait possible avec des calculs standard en temps réel. Cette technique de post-traitement est depuis longtemps la norme pour les applications GNSS qui nécessitent une grande précision. Plus récemment, des projets tels que APPS , le service de positionnement précis automatique de la NASA JPL , ont commencé à publier des éphémérides améliorées sur Internet avec une très faible latence. PPP utilise ces flux pour appliquer en temps quasi réel le même type de correction que celui effectué en post-traitement.
Applications
Le positionnement précis est de plus en plus utilisé dans des domaines tels que la robotique , la navigation autonome , l'agriculture, la construction et l'exploitation minière.
Les principales faiblesses de PPP, par rapport aux méthodes GNSS grand public conventionnelles, sont qu'il prend plus de puissance de traitement, qu'il nécessite un flux de correction d'éphémérides extérieur et qu'il faut un certain temps (jusqu'à des dizaines de minutes) pour converger vers une précision totale. Cela le rend relativement peu attrayant pour des applications telles que le suivi de flotte , où la précision à l'échelle centimétrique ne vaut généralement pas la complexité supplémentaire, et plus utile dans des domaines comme la robotique, où il peut déjà y avoir une hypothèse de puissance de traitement embarquée et de transfert de données fréquent .