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Cartes GNSS

Cartographie des perturbations GNSS dans l’environnement local

Qu’est-ce qu’une carte gnss?

Les cartes GNSS, qu’elles soient dévolues aux applications routières, urbaines ou encore ferroviaires, ont pour objectif de déterminer la prédisposition des terminaux GNSS à être géolocalisés sur leurs trajets, c’est-à-dire leur capacité à se positionner avec précision à chaque instant.

Les signaux satellitaires (GNSS) sont plus ou moins perturbés par l’environnement local. Les ponts, les reliefs, les canopées, les bâtiments et autres infrastructures impactent la propagation des ondes radiofréquences. Ainsi selon le lieu et la technologie du terminal GNSS, les erreurs sur les positions sont très variables.

Les erreurs GNSS sont souvent déconcertantes pour les utilisateurs, même avertis. Elles se décomposent en 2 familles selon les phénomènes de propagation rencontrés. Les pertes de précision causées par l’environnement local se manifestent par des écarts de mesures principalement aléatoires par rapport à la référence, même si certaines peuvent être déterministes – Voir la page consacrée à la Métrologie GNSS. Dans les deux cas, la fidélité et la justesse des mesures sont prédictibles pour un terminal GNSS donnée.

 

GNSS map

Figure 1 – Cartographie des perturbations GNSS causées par l’environnement local

caractérisation des perturbations

GUIDE a inventé et breveté un procédé capable de mesurer les contraintes propres à chaque environnement et de modéliser des profils de performance correspondant à différents types de terminaux GNSS.

Ainsi par le calcul, il devient possible de prédire le comportement d’un récepteur GNSS donné, dans un environnement donné avec une dynamique donnée. Les zones de dispersion des mesures de positions dites « erreurs aléatoires », sont délimitées avec des amplitudes de confiances très acceptables.

Les cartes GNSS sont légères, quelques octets suffisent pour définir une zone de perturbations (ponts, canopées, infrastructures), avant même toute optimisation numérique. Ce procédé d’utilisation reste simple et adapté à l’informatique habituellement embarqué.

 

Carte GNSS

Figure 2 –  Profils des erreurs de positions (trajectoire mesurées/DUT) en fonction des environnements traversés

CAS D’UTILISATION

Les cas d’utilisation des cartes GNSS sont appelés à se développer avec le déploiement des applications basées sur la géolocalisation par satellite.

En zone urbaine, les opérateurs et les développeurs de solutions ont besoin de connaitre à l’avance le niveau de performance des services proposés. Cette prédiction est d’autant plus prégnante lorsque la précision attendue est sub décimétrique.

Avec les véhicules toujours plus autonomes, la carte de navigation, dite « HDMAP » est conçue pour intégrer une couche d’information dédiée aux perturbations GNSS. En opération, elle est notamment mise à profit par l’algorithme de positionnement pour hybrider les mesures GNSS avec celles d’autres capteurs. Cette architecture système est essentielle pour robustifier la précision, des calculs de positions, de vitesses et de caps, avec un haut niveau d’intégrité.

Les hybridations cartographiques sont plus rapides à développer. Elles ont également un niveau d’intégrité plus facile à tester.

Plus généralement, de nombreux cas d’usages sont organisés autour de zones géo-sensibles comme les systèmes d’aides à l’exploitation de flottes de véhicules.

Un exemple concret consiste à utiliser cette carte GNSS dans le domaine ferroviaire, spécifiquement pour l’ERTMS (European Rail Traffic Management System). Dans ce contexte, la carte GNSS peut être employée pour localiser avec précision les zones les plus appropriées afin d’implanter des balises virtuelles.

Enfin, cette carte GNSS peut être dressée et mise à jour automatiquement par les utilisateurs lors de leurs passages.

Carte GNSS cas d'utilisation

Figure 3 – Exemple – En vert, les zones permettant des positions en mode « fixed RTK » avec 3 constellations

image KML carte GNSS

Figure 4 – Exemple – Prédiction de performance GNSS en précision sur une voie ferroviaire pour l’ERTMS