Trimble a annoncé ce 23 avril de nouveaux produits :
– 3 nouvelles stations totales robotisées : la S5, la S7 et la S9 (en deux versions). La S5 est adaptée aux travaux topographiques généraux. La S7 est une station complète avec un module de scan 3D et de photogrammétrie (système Trimble VISION).
Enfin, la station S9 est destinée aux travaux de métrologie et d’auscultation. Elle offre des précisions angulaires de 0,5″ à 1″ en fonction de la version.
Les nouvelles stations Trimble
– un nouveau récepteur GNSS : le R8s qui semble offrir un compromis entre le Trimble R10 et la version précédente du R8.
Le BYOD (bring your own device – « apportez votre propre appareil » en français) est le fait d’utiliser ses terminaux personnels (smartphone, tablette, ordinateur, etc.) pour ses activités professionnelles. Par extension, il s’agit d’utiliser des appareils grand public pour un usage professionnel.
Le BYOD et les géomètres
Ce phénomène est réel et existe chez les géomètres (géomaticiens SIG, géomètres-experts, topographes, … et leurs collaborateurs).
Le BYOD est surtout une tendance qui a cours sur le terrain. En effet, les moyens mis a disposition par les entreprises sont très souvent des terminaux durcis, très résistants, mais très onéreux et dans la majorité des cas technologiquement déjà dépassés dès leur commercialisation. En raison de leur coût, ces terminaux ne sont remplacés que tous les 5 à 8 ans au mieux, ou lorsqu’ils ne sont plus réparables après un panne. Le parc de terminaux dans les cabinets de géomètres est très rapidement obsolète pour des applications autres que le pur enregistrement de données/pilotage d’un appareil (station, GNSS, etc.)
Comparons aujourd’hui les moyens typiquement mis à disposition dans un cabinet de géomètres et les moyens personnels :
Carnet de terrain Trimble TSC3
Carnet de terrain Mobile Mapper CX
Carnet de terrain Leica Viva CS15
Les carnets de terrain fonctionnent très souvent sous des versions anciennes de Windows Mobile (version 6 au mieux.) Rares sont les carnets qui, comme le TSC3 de Trimble, offrent une connexion Wifi ou un modem 3,5G pour naviguer sur internet. Mais dans tous les cas, oubliez les applications modernes, la fluidité de navigation et la compatibilité avec les derniers standards du web. Certes, les choses ne sont pas aussi tranchées : il existe aujourd’hui du matériel très performant et durci, comme la tablette Yuma 2 de Trimble qui offre des fonctionnalités modernes (processeur de dernière génération, mémoire digne de ce nom en SSD, bluetooth 4.0…) et une compatibilité accrue (système d’exploitation Windows classique, comme Windows 7) mais à un prix exorbitant comparativement à une tablette grand public aux performances équivalentes.
En revanche, avec votre smartphone ou votre tablette, vous bénéficiez déjà d’une liaison 3G/4G, du Wifi, d’un récepteur GPS, d’un système d’exploitation récent qui offre une compatibilité avec des applications récentes et réellement utiles sur le terrain : GPS et cartographie pour se rendre sur un chantier avec Google Maps ou Waze par exemple, l’accès à des données pertinentes comme le Géoportail de l’IGN ou l’application Géofoncier, la possibilité d’ouvrir et d’éditer un plan avec AutoCAD 360 mais aussi des choses toutes simples, comme prendre des photos de qualité, consulter ses mails et ouvrir des pièces jointes (documents PDF, fichier de points, etc.) Le tout pour quelques centaines d’euros contre plusieurs milliers pour un carnet.
Smartphones de 2014
Vous allez me dire que votre smartphone n’est pas étanche, ou pas aussi résistant qu’un carnet de terrain durci. Et bien regardez chez certains constructeurs : Sony produit des smartphones étanches. Ou de manière plus exotique, le japonais Kyocera produit désormais le Torque, un smartphone 4G étanche et durci. Cat vient d’annoncer le S50. Du côté des tablettes durcies, l’hégémonie de quelques constructeurs (Panasonic, Mio, etc.) qui imposaient de prix prohibitifs, est en train de prendre fin. Regardez par exemple du côté de Samsung, et sa Galaxy Tab Active sous Android.
Remplacer le carnet de terrain par un smartphone
Vous allez aussi me dire que votre smartphone/tablette ne peut pas faire ce que fait le carnet de terrain, à savoir faire un levé topographique à la station totale ou avec un récepteur GNSS. Et bien si !
Avec une liaison bluetooth (voire bluetooth longue portée pour une station robotisée) vous pouvez utiliser des applications de levé topo. Par exemple, Systranova Software propose des applications Android compatibles avec Topcon, Leica ou Nikon. Je n’ai pas testé cette application, les possibilités semblent encore limitées et certains modèles d’appareils sont incompatibles. Mais il ne tient qu’aux constructeurs de proposer des applications iOS, Android ou Windows Phone pour utiliser leurs appareils (stations, GNSS) sur des smartphones ou des tablettes. C’est techniquement possible et facile à développer. Peut-être ne le font-ils pas pour continuer à vendre des carnets aux prix prohibitifs … (À noter qu’il existe déjà des solutions métier sous Windows, compatibles avec les grands constructeurs de matériel topo, comme Géopad de Géopixel, ou Land2Map d’Atlog qui fonctionnent sur des tablettes Windows et permettent de s’affranchir du traditionnel carnet de terrain.)
Certains appareils s’ouvrent déjà au BYOD : interfaces web via Wifi direct dans les scanners laser, interface de paramétrage dans le Trimble R10, etc. D’autres y sont pleinement destinés, comme le récepteur Trimble R1 (sub-métrique, réservé aux applications SIG).
C’est justement dans le domaine des SIG que le BYOD est intéressant. Il existe beaucoup d’applications de collecte de données sous iOS ou Android, il suffit de faire une recherche avec le mot clé « GIS ». Je recommande d’ailleurs l’application TerraFlex sous Android qui permet de faire facilement d’une collecte de données SIG (période d’essai gratuite.)
Conclusion
En conclusion, je pense que la convergence entre le matériel professionnel (carnets durcis) et le matériel grand public (smartphones, tablettes) est amorcée. On voit apparaitre des produits durcis et étanches avec des performances intéressantes à des prix grand public. Les constructeurs semblent s’y intéresser et je pense qu’il est dans leur intérêt de se tourner vers cette tendance.
Fin 2012, Trimble a sorti un nouveau récepteur GNSS se voulant être « révolutionnaire ». J’ai pu tester ce récepteur Trimble R10 pendant une semaine dans différentes conditions (terrain dégagé, beau temps, pluie, masques, accès difficile aux corrections temps réel, etc.)
Un récepteur GNSS compact et performant
On ne parle plus de récepteur GPS mais bien GNSS (Global Navigation Satellite System.) Ce terme générique désigne non seulement le GPS américain mais également tous les autres systèmes (le système russe Glonass, le système européen Galileo, le système chinois Compass/Beidou, etc.) ll faut insister sur le fait que ce nouveau récepteur est compatible avec tous les systèmes mondiaux et ceux à venir, y compris les futures fréquences du GPS (fréquence L5).
Ce qui frappe à la première vue de ce récepteur, c’est sa taille. Son diamètre est réduit de moitié par rapport aux récepteurs existant sur le marché. (11 cm de diamètre contre plus de 20 pour ses concurrents.) On se demande donc par quel tour de force Trimble a réduit la taille se des antennes tout en augmentant la sensibilité de ses récepteurs …
Il embarque :
deux puces Maxwell de 220 canaux (ce qui porte les capacités de réception à 440 canaux) permettant de recevoir les signaux de plusieurs constellations (Trimble a nommé cette technologie « Trimble 360 »)
un nouveau moteur de calcul (nommé HD-GNSS)
une radio 2 W et un modem (en option),
un modem 3,5 G (HSDPA), Edge, GPRS, etc.
une mémoire de 4 Go pour enregistrer les données brutes (ce qui correspond quand même à 3 années d’enregistrement pour 14 satellites sur une fréquence de 15 secondes.)
des liaisons bluetooth et wifi (avec une interface web permettant la configuration en mode base depuis un smartphone par exemple.)
une bulle électronique
Le récepteur R10 est immersible dans 1 m d’eau pendant 30 minutes (norme IP57) et résiste à une chute de 2 m. À éviter tout de même !
Le récepteur est doté du système « quick-release ». Un embout de 5 cm se visse sur la canne et le récepteur vient se clipser sur l’embout.
Utilisation
(Le test a été réalisé avec un carnet de terrain TSC3 et le logiciel Trimble Access.)
L’allumage du récepteur R10 se fait par une pression sur le seul bouton présent. L’acquisition des satellites se fait en moins d’une minute. Le test a été réalisé en mode NRTK (à l’appui des corrections du réseau Teria via une liaison GPRS SFR en mode PRS30.) Le modem utilisé est celui du carnet et non celui du récepteur.
La première chose qui surprend, c’est l’absence d’indication sur la résolution des ambigüités (flottant/fixe.) Seules des indications sur la précision sont affichées et un indicateur (vert ou rouge) sur la conformité face aux critères de qualité fixés par l’utilisateur. L’indicateur RMS (erreur moyenne quadratique) a également disparu.
Il n’y a donc plus de saut de précision (on descend progressivement vers la meilleure précision, et non plus par saut comme avec un système fixe/flottant.) Il subsiste cependant un message sur l’initialisation RTK, mais qui ne semble pas correspondre à la résolution d’ambigüités.
L’avantage de ce système, c’est de prendre des points avec une précision dégradée (10 cm en planimétrie par exemple) dans des endroits masqués, là où un autre récepteur resterait en solution flottante avec une précision de 50 cm et un RMS élevé. L’inconvénient, c’est l’aspect « boîte noire » du récepteur R10 où il est impossible de connaître la méthode de calcul, même si Trimble se fend d’un livre blanc sur la technologie HD-GNSS. (Trimble_HD-GNSS White Paper_LR)
Dans les faits, j’ai pu lever des points dans une forêt dense mais sans feuilles avec une précision de 5 cm en planimétrie et 8 cm en altimétrie. À ce même endroit, un récepteur R6 ne parvenait pas obtenir de solution fixe.
Tôt le matin (perturbations de la haute atmosphère réduites), sans masques et avec une bonne couverture GPRS (latence des corrections PRS30 de Teria inférieures à 1,5 s) j’ai obtenu une précision de 17 mm en planimétrie et de 21 mm en altimétrie. Ces précisions annoncées ont été largement validées sur un point du réseau de base français de l’IGN, même si des masques étaient présents dans ce dernier cas.)
Dans des conditions plus dégradées (12h-14h) et avec la présence de pluie, la précision est légèrement dégradée et monte à 23 mm en planimétrie et 27 mm en altimétrie.
Pour preuve de la sensibilité des deux puces Maxwell, j’ai capté 8 satellites en ayant posé le récepteur sur la plage arrière de la voiture, coffre fermé. Encore plus fort : le récepteur sous tension dans la valise pélican fermée, posée sur le siège passager de la voiture, suffisamment de satellites sont captés pour me donner une position à 2 m près.
Pour réduire le problème du multi-trajet, Trimble a intégré un bobinage actif autour des puces de réception. Ce n’est probablement pas aussi efficace qu’une antenne active choke-ring mais le compromis taille performances semble bon, pour preuve l’utilisation réussie en milieu urbain sujet aux multi-trajets.
eBulle, la bulle électronique
Autre nouveauté dans ce Trimble R10, la présence d’une bulle électronique (cf capture d’écran ci-dessus). Après avoir étalonné cette bulle, vous pouvez prendre automatiquement un point dès que le récepteur est bullé. Il également possible d’empêcher l’enregistrement d’un point si le récepteur détecte une inclinaison de la canne trop importante. L’erreur liée à l’inclinaison est également enregistrée dans les attributs du points. On regrette cependant qu’il ne soit pas possible d’annuler cette erreur d’inclinaison sur les coordonnées du point (ce qui nécessiterait une boussole dans le récepteur pour connaître l’orientation de la correction à appliquer.)
Dans tous les cas, un message d’erreur apparait si le récepteur n’est pas bullé. Il est quand même possible d’enregistrer le point. Ça peut devenir très pénible si la eBulle du récepteur n’a pas été soigneusement étalonnée.
A propos de la technologie xFill
xFill est le fruit du rachat d’Omnistar par Trimble. À l’heure de la promotion de la 4G à tout va, certains territoires ont une encore une couverture GPRS incomplète. Sur ces territoires, il est difficile de recevoir les corrections temps réél, que ce soit par GPRS ou par radio. (Terrains vallonnés la plupart du temps.) Pour pallier à ce problème, Trimble a mis au point la technologie xFill. Cette technologie repose sur la réception des corrections SBAS du système Omnistar. Omnistar est toujours un service payant mais xFill est un service gratuit. Ces corrections sont envoyées depuis un satellite géostationnaire Omnistar, renommé RTX par Trimble. Les corrections sont calculées à partir d’un réseau de stations au sol, encore peu dense mais qui sera étoffé par Trimble.
Les orbites des satellites géostationnaires étant sensiblement coplanaires au plan équatorial de la Terre, il faut que l’horizon au sud soit dégagé. Typiquement, au centre de la France, le satellite RTX a une élévation de 33°. L’utilisation du système xFill sera très difficile en milieu urbain (mais rares sont les villes sans couverture GPRS) et impossible si vous vous trouvez au nord d’un masque de plus de 30° d’élévation.
Carte de couverture des satellites RTX
Dans la pratique, il faut disposer des corrections d’une source RTK et obtenir une bonne précision. Dès qu’une coupure survient (ou que la latence des corrections devient trop élevée) le système xFill prend le relais s’il est disponible. Une bonne précision est conservée pendant quelques minutes, avec une dégradation théorique de 10 mm/min en plani, 20 mm/min en alti. Dans la pratique, la dégradation que j’ai observé était de 30 mm/min en plani (il y avait quelques masques, les performances sont probablement meilleures en terrain dégagé.) Ce système présente donc surtout l’avantage d’absorber les problèmes micro-coupure plutôt que de palier à une zone blanche.
J’ai rapidement pu expérimenter le mode base du récepteur R10 avec un second R10 en mode mobile, les corrections étant envoyées via GPRS en CMRx (format Trimble, le RTCM est également possible). La configuration de la base et du mobile sont relativement simples et le système fonctionne parfaitement, avec une latence qui reste correcte.
Trimble a également publié un document sur xFill, consultable à cette adresse. À lire d’un oeil critique …
Conclusion
Ma conclusion sur l’utilisation du R10 pendant une semaine est un gain de productivité dans les zones masquées avec la possibilité de prendre des points avec une précision dégradée. Dans des conditions normales, la précision est légèrement meilleure qu’avec un R6. L’investissement sur un tel matériel se justifie donc par la volonté de pouvoir lever des points dans des conditions difficiles, avec des masques tout en maitrisant la précision. La venue prochaine de nouveaux satellites GNSS permettra à ce récepteur de devenir encore plus performant, notamment dans les milieux masqués (corridors urbains, forêts …)
Soyons francs, ce récepteur est effectivement révolutionnaire. Aucun autre fabricant n’a porté autant d’innovations dans un récepteur. Mais fort de sa position sans concurrence sur ce produit, Trimble fait payer cette « révolution ».
Critiques
Difficile d’émettre des critiques sur ce récepteur R10 tant il est performant et équipé de fonctionnalités innovantes (eBulle, xFill …) On pourrait bien sur commenter le prix élevé de cet appareil (compter 25 k€ TTC pour une solution complète avec option radio, carnet TSC3, chargeur, canne, etc.) mais il n’existe aucun équivalent concurrent sur le marché.
Trimble a utilisé un nouveau type de batteries pour ce récepteur. Impossible donc de les partager avec un autre récepteur R6 ou R8. Cependant, des cales en plastique sont fournies et permettent de recharger les batteries dans les racks 6 batteries (contact sur les plots correspondant aux grandes batteries des stations totales S6, S3, etc.) Néanmoins, ces batteries, en théorie plus performantes que les précédentes sont nécessaires au vu de la consommation du récepteur. En utilisation continue (radio, wifi et modem cellulaire éteints) l’autonomie est de 5 h. Autre avantage un indicateur de charge est présent sur la batterie.
Le nouveau moteur de calcul HD-GNSS devient encore plus « boîte noire ». Une vague explication sur la méthode de calcul est donnée par Trimble mais on ne sait pas vraiment ce qu’il se passe. Ça peut être un inconvénient pour ceux qui veulent une visibilité totale sur le calcul.
Le système xFill me parait encore balbutiant, presque décevant. Il nécessite des conditions particulières (être déjà initialisé) et avoir un horizon sud dégagé. Les performances annoncées sont rarement atteintes. Il devrait évoluer avec la progression du maillage des stations de base Trimble.
D’ores et déjà, la technologie Trimble CenterPoint RTX permettrait d’obtenir une précision de 3,8 cm, en 1 minute d’initialisation (uniquement sur le centre des Etats Unis), en 30 minutes sur les zones couvertes en RTX. Cette technologie repose sur la méthode de calcul PPP (precise point positioning) qui était jusqu’à présent utilisée exclusivement dans le milieu de la recherche, en géodésie notamment.
Basée dans la Silicon Valley, à Berkeley, en Californie, la société Earthmine a été fondée en 2006 par John Ristevski et Anthony Fassero. Elle a pour ambition, à l’instar de Google Street View, de faire des relevés de corps de rues, d’indexer la réalité si on traduit littéralement son slogan. J’avais présenté comment étaient réalisées les prises de vues de Google dans cet article. Nous allons voir que la technologie utilisée par Earthmine permet d’en faire plus en comparaison de Street View, ce dernier permettant seulement de visualiser des vues immersives. Attention cependant, Earthmine se contente de vendre une technologie clefs en main et non pas de sillonner les rues pour son compte comme le fait Google.
Technologie de collecte des données
Earthmine utilise une technologie assez différente de celle du Google Street View. Cette technologie a été développée par un laboratoire de la NASA (le Jet Propulsion Laboratory) et se nomme MARS. On devine bien pourquoi ce système a été développé ! La technologie a donc été rachetée et adaptée par Earthmine pour l’utilisation en milieu urbain.
Le principe de collecte des données est la photogrammétrie terrestre. Nous avons déjà évoqué le principe de la photogrammétrie pour des prises de vues aériennes. Ici, la prise de vues se fait depuis la terre ferme (en voiture, en tricycle, sur un train, etc.) Rappelons simplement que la photogrammétrie implique une prise de vues stéréoscopique, c’est à dire de prendre une photo d’un lieu depuis deux angles différents. (On peut ajouter un angle de vue supplémentaire pour faire de la tri-stéréoscopie.)
Le système est composé :
de 4 caméras grand angle en haut du mât (8 mégapixels chacune)
de 4 caméras grand angle en bas du mât (8 mégapixels chacune)
d’une antenne et d’un récepteur GNSS (GPS + Glonass pour assurer une précision centimétrique dans les corridors urbains)
d’une centrale inertielle
Un moteur permet de plier le mât, c’est utile pour passer sous un pont trop bas … Dans le véhicule, un ordinateur muni du logiciel « earthmine Capture Control » épaulé d’une armée de disques durs permet le pilotage du système et la sauvegarde.
Au final, ce sont deux images couvrant chacune un tour d’horizon complet (360°) qui sont acquises à chaque prise de vue. L’image résultante couvre tout l’environnement (360°x180°) et a une définition de 32 mégapixels. La qualité des images (résolution, colorimétrie, distorsion …) est sans comparaison avec les images de Google. Mais la technologie Earthmine est plus récente.
Et la grande valeur ajoutée, c’est le traitement photogrammétrique (automatisé) qui permet d’obtenir un nuage de points 3D sur une partie un peu plus réduite que la photo (360°x165°). 8 millions de points sont calculés par image et 24 millions par seconde d’acquisition. Et ce, sans scanner laser 3D (aussi connu sous le nom de lidar). D’ailleurs, cette technologie permet de créer des nuages de points beaucoup pus denses qu’avec un scanner laser, surtout à grande vitesse.
À chaque acquisition, le système enregistre la position du mât via le récepteur GNSS et son attitude via la centrale inertielle (inclinaison du mât selon les trois angles de tangage, de roulis et de lacet.) Ainsi, à chaque pixel de la photo est associé un point 3D qui lui même possède des coordonnées (avec une certaine précision, nous y reviendrons.) Nous allons voir quelles applications sont possibles.
Technologie de traitement des données / Applications
La technologie Earthmine est utilisée un peu partout dans le monde. Earthmine a développé des outils logiciels qui permettent d’exploiter le nuage de points construit au fur et à mesure de la collecte de données.
Un premier logiciel (Earthmine Viewer) permet de se promener dans les rues au travers des vues immersives, comme on le ferait dans Google Street View. Il permet de prendre des mesures sur la photo : hauteur d’un lampadaire, surface d’un panneau, largeur de la chaussée, etc.
Un applicatif pour ArcGIS a été développé en collaboration avec ESRI. L’utilisateur se promène dans les vues immersives acquises et peut cliquer sur les objets qu’il souhaite répertorier. Ces objets sont tout de suite visibles sur la partie cartographique ou dans une table. La ville de Greater Geelong, en Australie, a choisi cette méthode pour répertorier tous les arbres et toute la signalisation routière dans son SIG. À San Diego en Californie, le système est utilisé pour inspecter l’état des chaussées, localiser les endroits dégradés, tracer les zones à réparer et donc calculer la surface totale à rénover. Ceci permet d’estimer la durée et le coût des travaux.
Un applicatif pour AutoCAD Map 3D a été développé (puis approuvé par Autodesk) et permet de la même façon de tracer directement sur la vue immersive. Le dessin se construit en même temps dans l’espace objet d’AutoCAD. Ainsi, il est possible de réaliser tout le levé topographique d’un corps de rue bien au chaud (ou au frais en été) dans sa voiture puis au bureau. Bouches à clé, bordures de trottoirs, avaloirs, regards, plaques d’égoût, marquage au sol, signalisation, facades de bâtiments … Autant d’éléments rapidement traçables et immédiatement géoréférencés. La rapidité d’intervention sur le terrain est sans comparaison avec celle d’un levé topographique classique.
Certes, la précision n’est pas celle d’un véritable levé topographique mais la qualité du nuage de points annoncée dans les videos de démonstration est de 3 à 4 cm. On peut lire sur différents sites web que la précision est d’environ 10 cm. C’est plus que suffisant pour une application SIG. Un inconvénient subiste : c’est celui des masques. Si une voiture est garée devant un avaloir ou sur une plaque d’égout, il est impossible d’être exhaustif dans le levé.
Une évolution majeure serait la reconnaissance et l’extraction automatique des objets (bordures de trottoirs, marquage au sol, etc.) Certains concurrents proposent déjà cette fonctionnalité (par exemple Trimble pour son système MX).
En France, le groupe PagesJaunes a utilisé la technologie Earthmine pour intégrer dans Mappy sa propre solution de vues immersives. Cette solution s’appelle UrbanDive. Elle vient directement concurrencer ce fameux Google Street View sur le territoire français (dans quelques villes pour l’instant.) Le nuage de points 3D est sous utilisé, mais il permet par exemple de placer des repères aux pas de portes de bâtiments pour indiquer les commerces, les administrations, etc. C’est à ce jour et à ma connaissance la seule entreprise française qui utilise la technologie proposée par Earthmine.
Retrouvez toutes les videos de démonstration de ces applicatifs sur cette page, c’est impressionnant.
Autres applications
Inventaire du mobilier urbain, sécurité publique (vérification des gabarits routiers pour les véhicules d’urgence) gestion des espaces publicitaires (vérification des surfaces d’affichage pour contrôle fiscal) architecture, ingénierie, surveillance d’un réseau ferré … Mais aussi de la création de décors pour les jeux videos, de la réalité augmentée (exposition Monumenta à Paris), etc.
Services annexes
Earthmine propose également :
une solution de stockage en ligne des données (earthmine Cloud, via les webservices d’Amazon) C’est un point important : la quantité de données est très importante et doit être disponible immédiatement en cas d’utilisation par des tiers,
L’utilisation de la technologie Earthmine se fait soit par l’achat du matériel, soit en louant leurs services.
Concurrents
Le coût de cette technologie n’est pas public. Mais il serait très intéressant de le comparer avec le prix de la solution proposée par Trimble : le modèle MX8 (technologie scanner laser, plus précis.) La suite logicielle nécessaire au traitement est un point crucial, d’autant que c’est cette partie du travail qui est la plus conséquente.
Un futur qui se construira avec Nokia
Earthmine a été rachetée fin novembre 2012 par le géant finlandais des télécoms. Nokia a déjà une belle solution cartographique avec Nokia Maps (anciennement Ovi) mais on se doute bien de ses intentions avec ce rachat.
Ce sont désormais 4 satellites Galileo (le système de positionnement européen concurrent du GPS américain ou du Glonass russe) qui sont en orbite.
Deux satellites (FM3 et FM4) ont été mis en orbite avec succès depuis la base de Kourou avec une fusée Soyouz vendredi dernier (12/10/12). Le deux premiers avaient été mis en orbite le 21 octobre 2011. Deux précurseurs avaient été mis en orbite en 2005 et 2006 pour des tests (Giove A et Giove B) mais ils ne serviront pas dans la constellation finale qui comptera 30 satellites.
Avec 4 satellites en orbite, il devient désormais possible de faire les premiers tests de positionnement. En effet, il faut 3 satellites pour obtenir la position, le 4 ème permettant de fournir les corrections d’horloge au récepteur pour effectuer le calcul de positionnement. Cependant, il faudra attendre d’être dans une configuration ou les quatre satellites sont visibles depuis le même lieu, ce qui est assez rare.
Pour accélérer le lancement de la constellation, le lanceur Ariane V va être modifié afin d’embarquer 4 satellites d’un coup. Le positionnement deviendra possible fin 2014 quand 18 satellites seront opérationnels. Toutefois, ce positionnement se fera à l’aide de satellites de la constellation GPS. Il faudra attendre la constellation complète en 2018 pour obtenir un positionnement exclusivement calculé à partir de la constellation Galileo.
Les satellites Galileo émettent sur 3 bandes (E1, E5 et E6) contre deux pour l’instant pour les GPS et Glonass (L1 et L2). Mais les prochains satellites Navstar de la constellation GPS émettront sur une troisième bande, L5. A la clé, une meilleure précision dans le positionnement, notamment en cas de troposphère et ionosphère « agitées ».
Pour les curieux, sachez que d’autre pays mettent en place leur système GNSS, comme l’Inde avec Compass et la Chine avec Beidou, qui s’appuie sur les mêmes fréquences que Galileo, ce qui avait créé quelques tensions sur l’attributions des fréquences à l’échelle mondiale.
Plus que jamais, les systèmes GNSS deviennent stratégiques, et les utilisateurs, qu’ils soient professionnels (monde de la topographie), chercheurs (géodésiens) ou de simples civils (automobilistes, randonneurs, etc.) disposent de solutions de positionnement alternatives, de plus en plus fiables et précises.
Le groupe de travail GNSS-SDR a pour but de produire un logiciel GNSS open source multi-constellation (GPS/GLONASS/Galileo/COMPASS/etc.) et donc multi-fréquence, qui ne soit pas une « boite noire ».
Pourquoi se lancer dans une telle entreprise ?
Les récepteurs GNSS dans les téléphones ne sont pas utilisables directement : sur Apple iOS, on ne peut récupérer la position, la vitesse, l’altitude et la précision du positionnement que par les fonctions du » core location framework « . Sur Android, même chose : la bibliothèque de fonctions ne permet pas de rentrer dans les rouages du système. Exit les informations de GDOP (global dilution of precision), le numéro des satellites, leur position, etc.
Exit aussi la possibilité d’utiliser des systèmes d’augmentation de son choix : WAAS aux Etats-Unis, EGNOS en Europe. On rappelle que ces dispositifs corrigent certaines erreurs dans le processus de géolocalisation (gratuitement) par l’envoi de corrections par le biais de satellites géostationnaires.
Philosopihe du groupe
Le groupe de travail s’attaque à la base du principe de géolocalisation : l’étude de forme des signaux reçus des satellites.
Obtenir de telles données est impossible avec les puces des smartphones, on vient de le voir, mais aussi avec les récepteurs professionnels (Leica, Trimble, etc.) qui restent des systèmes fermés.
Les graphes ci-dessus proviennent d’un montage réalisé avec une clé USB TNT avec le même principe de base qu’évoqué dans un article précédemment traité ici. En gros, ils utilisent une antenne GPS Garmin (simple antenne déportée qui sert dans les voitures) un amplificateur (LNA) et cette fameuse clé USB TNT dotée d’un circuit RTL2832U et d’un tuner E4000.
Premières conclusions de leur expérience
A partir du montage décrit ci-dessus, de lignes de code (Matlab, C++) et de beaucoup de patience et d’acharnement, ils ont réussi à obtenir les signaux de 4 satellites, ce qui est suffisant pour obtenir une position. Certes, la précision obtenue est de 200 m, mais n’est-ce pas un bon début ? L’image ci-dessous illustre 10 secondes d’acquisition.
Perspectives
La prochaine étape est de parvenir à capter plus de satellites et d’augmenter la précision du positionnement. L’utilisation de cette clé USB TNT présente l’avantage d’offrir une solution très peu chère pour acquérir les signaux. Mais la contrepartie pour l’instant, c’est d’avoir « un tuyau » au débit trop réduit pour capter tous les satellites.
En tout cas, on hâte de voir la suite de leurs recherches !
Pour obtenir les détails de leurs premières expériences, visitez la page du groupe GNSS-SDR.
Une radio logicielle, en anglais Software Radio ou Software Defined Radio (SDR), est un récepteur et éventuellement émetteur radio réalisé principalement par logiciel et dans une moindre mesure par matériel.
Vous l’avez compris, nous allons réaliser un récepteur radio à partir d’une clé TNT. Celle ci-dessous vaut moins de 25 €. Et garantie 5 ans 😛 (Un peu moins peut être avec les radiateurs que je lui ai ajouté.)
Il devient alors possible d’écouter tout ce qui se passe sur la bande 50 MHz – 1700 MHz. Ce « hack » ne date pas d’hier, il y a déjà eu des articles dessus. Cependant, la plupart de ces articles est en anglais. De plus, en ayant suivi les méthodes préconisées par ces articles, j’ai quand même eu quelques soucis. Je vous propose donc mon tutoriel pour choisir le bon matériel et réussir cette manipulation.
Quel lien avec la cartographie et les autres thèmes de ce blog ? Aucun au premier abord … Et pourtant, ce système permet d’écouter tous types d’ondes radio, y compris les ondes des satellites GPS. Les fréquences GPS sont L1 (1 575,42 MHz) L2 (1 227,60 MHz) qui sont donc deux fréquences accessible par notre montage, moyennant une petite bidouille supplémentaire. Des tests sont en cours pour faire du positionnement.
Prenons-nous à rêver. Imaginons deux clés sur notre ordinateur, l’une écoute L1, l’autre L2. On aurait un GPS bi-fréquence pour moins de 50 € !
