GPS différentiel - Définition
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Types d'erreurs
- erreurs dues au décalage d'horloge : L’erreur de synchronisation est une erreur due a une mauvaise corrélation temporelle entre l’horloge du récepteur et l’horloge du satellite
- éphémérides : Les éphémérides chargées depuis le sol et diffusées par le satellite sont imparfaites
- effets relativistes : les horloges de précision situées au sol d’une part et sur les satellites orbitant autour de la Terre sont soumises à des comportements différents
- erreur ionosphérique : relatif au trajet dans la couche ionosphérique.
- erreur troposphérique : relatif au trajet dans la couche troposphérique.
La simple différence
En observant simultanément le même satellite au même moment à partir de deux récepteurs, on accède à deux pseudo-distances dont on fait la différence. soit R: la distance calculée par les récepteurs d : la distance réelle dt : l'erreur de synchronisation
R1 − R2 = d1 − d2 + c(dt1 − dt2) + eiono1 − eiono2 + etropo1 − etropo2 + eephe1 − eephe2 + erelat1 − erelat2 + ereste
or eiono1 = eiono2 de même pour l'erreur troposphérique, l'erreur éphéméride et l'erreur relativiste.
Les termes d’erreurs communs disparaissent alors : ce sont les erreurs propres aux satellites : - décalage d’horloge - éphéméride - effets relativistes
La double différence
Si l’on observe, par deux récepteurs, simultanément deux satellites, on peut effectuer une double différence c'est-à-dire la différence des simples différences effectuées sur chaque satellites.
Les erreurs propres aux satellites disparaissant évidemment de même, mais aussi les erreurs dues aux décalages des horloges des récepteurs.
La triple différence
On observe dans ce cas simultanément par deux récepteurs, deux satellites à des époques différentes. La triple différence est le résultat de la différence des doubles différences correspondant à chacune des époques.
En considérant que les ambiguïtés sont constantes dans le temps, celles-ci sont entièrement éliminées.
Principe de fonctionnement
Le principe du DGPS est basé sur le fait qu'en des points voisins, les effets des erreurs de mesure, comme d'ailleurs les effets des erreurs ajoutées volontairement, sont très semblables : il suffit donc d'observer en un point connu les fluctuations des mesures, et de les transmettre à un récepteur observant les mêmes satellites, pour permettre à celui-ci de corriger une grande partie des erreurs de mesure, qu'elles soient liées au satellite (horloge), aux conditions de propagation (effets troposphériques...) ou à des fluctuations volontaires du signal émis. On peut ainsi passer d'une précision de l'ordre de 10 à 20 mètres à une précision de 5 à 3 mètres sur une grande zone (plusieurs centaines de kilomètres). Le DGPS est basé sur un ensemble de stations fixes, dont la position est connue exactement ; elles reçoivent les signaux des mêmes satellites que les terminaux mobiles présents dans leur zone d'action, et elles estiment en permanence l'erreur locale de positionnement du GPS en comparant la position calculée avec leur position réelle. Cette information est transmise par radio ou par satellite (Inmarsat ou autre).
Le mode « différentiel » existe en plusieurs variantes ; la plus élaborée utilise la mesure de la phase des signaux reçus (GPS RTK), et non le code binaire pour calculer les pseudo-distances ; à partir d'une station située sur un point connu ou d'un réseau de stations permanentes de référence distants de quelques kilomètres, on obtient ainsi à l'aide du GPS des positions précises à quelques centimètres près dans les trois dimensions (GPS géodésique ou cinématique), ce qui permet de l'utiliser non seulement pour des levers, mais aussi pour des implantations en topographie. On peut même atteindre quelques millimètres avec des logiciels de traitement très élaborés utilisés en temps différé.
Pour l’utilisateur désirant utiliser le DGPS, il faut brancher un récepteur DGPS sur le récepteur GPS normal (quand cela est possible car tous les récepteurs ne sont pas compatibles avec un récepteur DGPS), configurer le récepteur GPS et ensuite la position sera automatiquement corrigée.
