Présentation de GPS/GNSS

Vue d'ensemble GPS/GNSS

Le système de positionnement global (GPS) est un système de navigation par satellite exploité par le ministère de la Défense des Etats-Unis et qui fournit des informations de localisation. A l'origine, le système GPS était réservé aux applications militaires des États-Unis, mais le gouvernement américain décida dans les années 80 de l'étendre au domaine civil. Alors que le GPS s'est imposé dans le monde entier comme un instrument incontournable, d'autres systèmes satellite similaires ont été lancés. Collectivement, ces systèmes sont désignés sous le nom de système mondial de satellites de navigation (GNSS, Global Navigation Satellite Systems). Ces systèmes GNSS sont par exemple le système de positionnement par satellites russe GLONASS, européen GALILEO et chinois Beidou. Avec le perfectionnement de ces systèmes qui sont devenus entièrement fonctionnels, de nombreux fabricants de récepteurs GNSS commercialisent des appareils qui utilisent plusieurs GNSS afin d'augmenter le nombre de satellites visibles pour obtenir un positionnement plus précis et plus fiable.

GPS/GNSS fonctionne sur la base de la trilatération. Chaque satellite d'un système transmet en continu des messages qui incluent l'heure d'envoi du message, des informations orbitales précises et les orbites de tous les satellites du système (l'almanach). Un récepteur GPS/GNSS calcule sa position en fonction de l'heure précise à laquelle ces messages sont émis depuis au moins quatre satellites.

Protocole de communication GPS/GNSS (NMEA)

Les informations de position des récepteurs GPS/GNSS peuvent être obtenues dans différents formats. Un des protocoles les plus couramment pris en charge est la norme NMEA (National Marine Electronics Association) 0183. NMEA est une spécification électrique et de données applicable à la communication entre les appareils électroniques maritimes, y compris les récepteurs GPS/GNSS. Elle utilise le texte ASCII dans un format de phrase pour transmettre des données d'un élément qui parle à plusieurs éléments qui écoutent en même temps. La norme définit également le format de plusieurs phrases. Pour la communication série, NMEA spécifie une vitesse d'interface de 4 800 bauds (38 400 bauds pour la spécification haut débit) avec 8 bits de données, pas de parité et un bit d'arrêt. Il est important de noter que même si de nombreux récepteurs GPS/GNSS respectent la spécification, ce n'est pas le cas de tous. Il convient de consulter la documentation du fabricant du récepteur pour comprendre votre appareil.

Phrases NMEA

En règle générale, les phrases NMEA 0183 ont la structure suivante :

  1. Début de la phrase, signalée par le caractère dollar ($).
  2. Un champ d'adresse de cinq caractères composé de :
    1. Un identifiant de deux caractères pour l'élément qui parle. Pour les phrases GPS/GNSS, cet identifiant comprend généralement : GP pour les informations GPS, GL pour les informations GLONASS et GN pour un mélange des informations GPS et GLONASS.
    2. Un formateur de phrase de trois caractères.
  3. Un ou plusieurs champs de données séparés par des virgules.
  4. Un délimiteur de somme de contrôle et une valeur.
  5. Marques de fin de phrase (retour chariot et saut de ligne).

ArcGIS for Windows Mobile prend en charge cinq formateurs de phrases NMEA 0183 :

Connexion à un récepteur GPS/GNSS

Pour qu'ArcGIS for Windows Mobile utilise un récepteur GPS/GNSS, un port série, physique ou virtuel, auquel l'application puisse se connecter est nécessaire. Cette connexion peut être établie de différentes manières et varie d'un appareil à l'autre. Toutefois, les cas suivants sont les plus courants :

Consultez la documentation du fabricant du récepteur pour comprendre votre appareil.

Simulateur GPS/GNSS

Outre la prise en charge d'une connexion à un récepteur, ArcGIS for Windows Mobile prend en charge la lecture des phrases NMEA stockées dans un fichier texte ASCII. Ces phrases peuvent être consignées via les applications client ou obtenues auprès d'autres sources et relues plus tard à des fins de test.

Précision GPS et filtre de qualité dans ArcGIS for Windows Mobile

La position n'est pas précise à 100 pour cent. De nombreuses sources d'erreurs sont introduites dans le cadre du système ou de l'environnement, par exemple lorsqu'on se tient sous des arbres ou à proximité d'un bâtiment et que les satellites sont ainsi obstrués. La précision et le rendement d'un système GPS sont ainsi déterminés par plusieurs facteurs. Selon les besoins de votre application, vous devez prendre en compte les fonctionnalités matérielles, la disponibilité DGPS et les facteurs environnementaux lorsque vous sélectionnez un système GPS. Le système GPS autonome offre une précision de l'ordre de 5 à 10 mètres, ce qui est idéal pour la navigation et le positionnement à grande échelle. Pour améliorer la précision du système GPS autonome, de nombreuses technologies GPS différentielles sont disponibles sur certains appareils, ce qui permet aux utilisateurs de supprimer les erreurs et d'améliorer la précision. Le service de correction différentielle fréquemment utilisé provient du système d'augmentation spatial SBAS (Satellite Based Augmentation System). Aux Etats-Unis, le système WAAS (Wide Area Augmentation System) est un des types de systèmes SBAS. Une fois que l'appareil active WAAS et reçoit un type de localisation DGPS, la précision peut être de 2 à 5 mètres.

En outre, la géométrie des satellites GPS a un impact sur la précision. La mesure de cet impact s'appelle l'affaiblissement de la précision (DOP, Dilution of Precision). Dans différentes perspectives, il inclut l'affaiblissement de la précision positionnelle (3D) (PDOP, Positional Dilution of Precision), l'affaiblissement de la précision horizontale (HDOP, Horizontal Dilution of Precision), etc. L'une des valeurs est la valeur idéale pour DOP. Plus la valeur est élevée et moins elle est appropriée. Les valeurs DOP de 1 à 5 conviennent à la plupart des applications. Si l'appareil est doté de fonctionnalités russes GLONASS supplémentaires, il allie à la fois les systèmes GPS et GLONASS pour améliorer la valeur DOP avec une visibilité accrue des satellites.

Une valeur PDOP moindre avec un type de localisation GPS supérieur implique des positions GPS de meilleure qualité. L'inconvénient est que cela risque de réduire le rendement positionnel. ArcGIS for Windows Mobile fournit le filtre de qualité GPS comme outil de flexibilité pour fonctionner en mode de faible rendement et de précision supérieure ou en mode de rendement élevé et de moindre précision. Un système de navigation nécessite généralement l'optimisation de ce paramètre afin de produire le meilleur rendement possible au lieu de la meilleure précision possible dans un environnement GPS difficile. Lorsque vous choisissez le système GPS adapté à votre application mobile, il est important de d'abord connaître les exigences en termes de précision et de rendement avant de l'acheter, car cela peut avoir un impact primordial sur le succès de votre déploiement mobile.

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8/23/2013