Cours 8 Flashcards
GPS
Global Positioning System
Le système GPS permet de calculer la position tridimensionnelle
- latitude
- longitude
- altitude h
d’un utilisateur, de manière continue et instantanée, en tout endroit sur Terre. Le système GPS fournit également une donnée temporelle (AAA-MM-JJ HH:MM:SS) pour chaque point relevé.
Le système GPS offre donc un service à 4 dimensions : - latitude, - longitude, - altitude - temps de très grande précision.
On utilise un récepteur GPS pour
- le positionnement (composante latitude, longitude, altitude)
- la synchronisation (composante temps).
- la navigation (composante latitude, longitude, altitude, temps)
> Peut déduire la vitesse
Les satellites GPS
GPS-NAVSTAR: USA GLONASS: Russie Galileo: Europe Beidou-Compass: Chine QZSS: Japon
Lorsqu’on fait référence à l’ensemble de ces systèmes de positionnement et de navigation par satellites on parle alors de GNSS : Global Navigation Satellite Systems
Composantes d’un système GPS
- la composante spatiale constituée de satellites
- la composante de contrôle formée de stations de poursuite au sol
- la composante utilisateur qui comprend les récepteurs
La composante SPATIALE (satellites)
Le signal des satellites est porté par deux ondes électromagnétiques
- L1 et
- L2
> se situent dans la partie micro-ondes du spectre électromagnétique (environ 20 cm de longueur d’onde et 1,5 GHz de fréquence).
Seule l’onde L1 est utilisée par les récepteurs GPS bas de gamme (comme celui que vous avez dans votre téléphone cellulaire). Le signal transmis sur L2 est utilisé par les GPS haut de gamme, haute précision, et beaucoup pour des applications militaires
Les satellites émettent un signal complet en continu toutes les 12,5 minutes
La composante de CONTRÔLE
Les stations de poursuite de la composante de contrôle ont pour principales fonctions:
- de calculer la trajectoire et la position des satellites GPS (éphémérides),
- d’estimer les erreurs de temps des horloges à bord des satellites.
La composante contrôle comprend:
- une station de contrôle maître qui permet de commander et contrôler la constellation de satellites.
- une station de contrôle maître alternative
- 12 antennes utilisées pour communiquer avec les satellites GPS, les commander et les contrôler
- 16 sites de surveillance
La composante UTILISATEUR (récepteur)
La composante utilisateur comprend les récepteurs utilisés pour se positionner. Ces récepteurs passifs ne font que recevoir les signaux transmis par les satellites. Ils ont pour fonctions de:
- mesurer des distances entre l’antenne-réceptrice et les satellites-émetteurs
- de décoder les messages radiodiffusés qui contiennent les corrections d’horloges des satellites et les éphémérides servant aux calculs de la position des satellites au temps d’observations
- et de calculer la position de l’utilisateur
Calcul de la distance Satellite-Récepteur
Le récepteur calcule premièrement la distance entre chaque satellite et le récepteur. Cette distance est obtenue en multipliant le temps de propagation de l’onde entre le satellite et le récepteur par la vitesse de la lumière (c = 299 792 km/sec). Le temps de propagation est mesuré à partir de la différence entre le temps T2 et T1 où T1 correspond à l’instant où le satellite a émis le signal, perçu par le récepteur au temps T2
> Pseudodistance
Calcul de la position du Récepteur
La position est déterminée par trilatération spatiale à partir de la position des satellites et des mesures de pseudodistances entre les satellites et le récepteur. Afin de déterminer la position précise, on doit avoir un minimum de 4 satellites visibles.
> La position obtenue est exprimée en latitude, longitude et altitude dans le système de coordonnées géographiques WGS84 (World Geodetic System de 1984).
Les éléments qui peuvent affecter la précision du positionnement
- les satellites sont bien répartis dans le ciel
- le nombre de satellites vus
- l’atmosphère (ionosphère et troposphère) perturbe la propagation de l’onde ce qui influence sa vitesse de déplacement et donc la distance satellite-récepteur, peu amener des erreurs de 1 à 100 m
- les erreurs de synchronisation entre les horloges du satellite et du récepteur, peu amener des erreurs de 10 à 30 m
- la qualité du récepteur qui dépend principalement du type d’antenne et des types de mesure supportés par le récepteur soit
> de pseudodistances
> de pseudodistances et de phase de la porteuse - le positionnement des satellites par les stations de contrôle
- les multitrajets occasionnés par la réflexion des ondes des satellites par des surfaces réfléchissantes situés à proximité de l’antenne réceptrice
Précision selon nos besoins
- Positionnement absolu sans correctif : précision de 20 m
- Positionnement relatif : précision de 2 à 10 m
- Positionnement absolu avec correctif WAAS : précision de 2 à 3 m
LiDAR
Capteur actif qui mesure le temps de propagation aller et retour d’un faisceau lumineux émis par un laser pour déterminer la position et la distance d’une cible par rapport à l’émetteur
> Le laser émet de la lumière infrarouge
> Même principe que GPS: Envoie un signal et différence de temps entre cible et retour vers la source
> le capteur Lidar est actif, il envoie lui-même son signal
Le modèle numérique de terrain (MNT)
Modèle tridimensionnel représentant, sous forme numérique, le relief d’une portion de territoire.
> Ne prend pas en compte la végétation ou les bâtiments contrairement au Modèle numérique d’altitude (MNA) ou Modèle numérique d’élévation (MNE) ou MNS
Les MNT peuvent être générés à partir de plusieurs classes d’entités géographiques telles que
- les élévations sous forme de points
- les courbes de niveau
- les rivières linéaires.
- les cuvettes
- les lacs et étendues d’eau
- les falaises
- les côtes
Stockage du MNT
Sous forme matricielle ou vectorielle
> Un MNT dans une structure vectorielle procure généralement une représentation plus précise et détaillée par comparaison à un MNT dans une structure matricielle
