BackgroundEdit
La distance entre un récepteur de navigation par satellite et un satellite peut être calculée à partir du temps que met un signal à voyager du satellite au récepteur. Pour calculer ce délai, le récepteur doit aligner une séquence binaire pseudo-aléatoire contenue dans le signal sur une séquence binaire pseudo-aléatoire générée en interne. Comme le signal du satellite met du temps à atteindre le récepteur, la séquence du satellite est retardée par rapport à la séquence du récepteur. En retardant de plus en plus la séquence du récepteur, les deux séquences finissent par s’aligner.
La précision de la mesure de distance résultante est essentiellement fonction de la capacité de l’électronique du récepteur à traiter avec précision les signaux provenant du satellite, et de sources d’erreurs supplémentaires telles que les retards ionosphériques et troposphériques non atténués, les trajets multiples, les erreurs d’horloge et d’éphémérides du satellite, etc.
Poursuite de la phase de la porteuseModifié
La RTK suit le même concept général, mais utilise l’onde porteuse du signal du satellite comme signal, en ignorant les informations qu’elle contient. La RTK utilise une station de base fixe et un rover pour réduire l’erreur de position du rover. La station de base transmet des données de correction au rover.
Comme décrit dans la section précédente, la portée d’un satellite est essentiellement calculée en multipliant la longueur d’onde porteuse par le nombre de cycles entiers entre le satellite et le rover et en ajoutant la différence de phase. La détermination du nombre de cycles n’est pas triviale, car les signaux peuvent être déphasés d’un ou plusieurs cycles. Il en résulte une erreur égale à l’erreur dans l’estimation du nombre de cycles multipliée par la longueur d’onde, qui est de 19 cm pour le signal L1. La résolution de ce problème dit de recherche d’ambiguïtés entières permet d’obtenir une précision centimétrique. L’erreur peut être réduite avec des méthodes statistiques sophistiquées qui comparent les mesures des signaux C/A et en comparant les portées résultantes entre plusieurs satellites.
L’amélioration possible en utilisant cette technique est potentiellement très élevée si l’on continue à supposer une précision de 1% dans le verrouillage. Par exemple, dans le cas du GPS, le code d’acquisition grossière (C/A), qui est diffusé dans le signal L1, change de phase à 1,023 MHz, mais la porteuse L1 elle-même est de 1575,42 MHz, qui change de phase plus de mille fois plus souvent. Une erreur de ±1% dans la mesure de la phase de la porteuse L1 correspond donc à une erreur de ±1,9 mm dans l’estimation de la ligne de base.
Considérations pratiquesEdit
En pratique, les systèmes RTK utilisent un seul récepteur de station de base et un certain nombre d’unités mobiles. La station de base rediffuse la phase de la porteuse qu’elle observe, et les unités mobiles comparent leurs propres mesures de phase à celle reçue de la station de base. Il existe plusieurs façons de transmettre un signal de correction de la station de base à la station mobile. La façon la plus courante de réaliser une transmission de signal en temps réel et à faible coût est d’utiliser un modem radio, généralement dans la bande UHF. Dans la plupart des pays, certaines fréquences sont allouées spécifiquement à des fins de RTK. La plupart des équipements d’arpentage ont un modem radio intégré dans la bande UHF en option standard. La RTK permet d’améliorer la précision jusqu’à environ 20 km de la station de base.
Cela permet aux unités de calculer leur position relative au millimètre près, bien que leur position absolue ne soit précise qu’avec la même précision que la position calculée de la station de base. La précision nominale typique de ces systèmes est de 1 centimètre ± 2 parties par million (ppm) horizontalement et de 2 centimètres ± 2 ppm verticalement.
Bien que ces paramètres limitent l’utilité de la technique RTK pour la navigation générale, la technique est parfaitement adaptée à des rôles comme l’arpentage. Dans ce cas, la station de base est située à un endroit connu, souvent un point de référence, et les unités mobiles peuvent alors produire une carte très précise en prenant des repères par rapport à ce point. La RTK a également trouvé des utilisations dans les systèmes d’autodrive/autopilote, l’agriculture de précision, les systèmes de contrôle des machines et des rôles similaires.
Les réseaux RTK étendent l’utilisation de la RTK à une plus grande zone contenant un réseau de stations de référence. La fiabilité et la précision opérationnelles dépendent de la densité et des capacités du réseau de stations de référence.