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SSR vs OSR :
Une révolution ouvrant le GNSS de haute précision au monde industriel

La géolocalisation de haute précision connait aujourd’hui un véritable essor. Le GNSS (global Navigation Satellite System) est omniprésent dans les nouvelles technologies et les besoins explosent. C’est dans ce climat qu’une nouvelle “Révolution” technologique apparaît.

Véhicules autonomes, drones, utilisations via smartphones, objets connectés…, la liste des domaines d’application nécessitant un positionnement de précision centimétrique n’en finit plus. Toutefois la technologie permettant ce niveau de performance est-elle prête à un développement pour le monde industriel ?
Autrefois réservée à des marchés de niches où la haute précision était nécessaire, la technologie a su innover pour le marché de masse à travers la technique SSR.

Qu’est-ce que le State Space Representation (SSR) ? Quelle est la différence avec le OSR qui est communément utilisé aujourd’hui ?

 

Principes fondamentaux

Les signaux GNSS sont réceptionnés par l’antenne puis traités par le récepteur permettant de mesurer des pseudo-distances, distance entre un satellite GNSS et l’antenne de réception de l’utilisateur. Celles-ci sont impactées par différentes erreurs listées ci-dessous :

  • Orbites des satellites,

  • Horloges des satellites,

  • Biais de code et de phase,

  • Ionosphère,

  • Troposphère

L’accumulation d’erreurs sur les pseudo-distances entraine une position d’une précision de plusieurs mètres. Ainsi pour obtenir un positionnement de haute précision centimétrique, il est nécessaire de corriger les erreurs ci-dessus.

Pour cela, il existe des services de corrections GNSS temps-réel tel que TERIA. Ce dernier va résoudre les erreurs en fournissant des corrections de différents types permettant de corriger les mesures de pseudo-distance et d’arriver à des mesures centimétriques.

Orbite satellite

Il existe plusieurs services de corrections qui diffèrent techniquement :

  • DGPS (Differential Global Positioning System)
  • RTK (Real Time Kinematic)
  • NRTK ( Network Real Time Kinematic)
  • PPP (Precise Point Positionning)
  • PPP-RTK
  • SBAS (Local Based Augmentation System)
Erreurs Corrections GNSS

Les corrections mentionnées ci-dessus peuvent être séparées en deux catégories en fonction de leur nature. D’un côté les corrections s’effectuent sur la pseudo-distance (OSR) en totalité, de l’autre les erreurs sont corrigées de manière individuelle/séparée (SSR).

OSR
SSR
DGPS
PPP
RTK
PPP-RTK
NRTK
SBAS

Si vous souhaitez en savoir plus sur leurs fonctionnements, nous vous recommandons de lire dans ce même blog les articles 

LBAS - SBAS : Les systèmes d'augmentation de la précision?

Que signifient RTK et NRTK?

3 Formats de correction NRTK?

OSR – « Observation State Representation »

Observation Space Representation, OSR, est le principe utilisé historiquement par les fournisseurs de services de corrections.

En résumé en mode NRTK, l’utilisateur va envoyer sa position approximative au centre de corrections / calculs, ces « Observations » GNSS seront alors corrigées et lui seront renvoyées directement à travers les données brutes issues d’une station de référence physique ou virtuelle avec des pseudo-distances corrigées de précision centimétriques.

Cette méthode fournit une correction personnalisée pour chaque utilisateur par le biais d’une communication s’effectuant dans les deux sens (via Internet).

L’OSR permet ainsi un positionnement centimétrique en temps-réel.

Cette méthode de calcul basée sur un échange entre le centre de calcul et l’utilisateur requiert toutefois un lien bidirectionnel Internet utilisant le protocole de communication NTRIP. Cette solution n’a pas été développée pour la gestion d’un grand nombre d’utilisateurs car la bande passante totale utilisée est fonction du nombre de connexions simultanées.

TERIA TERIASAT RESEAU SATELLITE

SSR – « State Spatial Representation »

State Space Representation, SSR, est la dernière génération de corrections GNSS.

Le fonctionnement du SSR repose sur l’utilisation d’un réseau de stations de référence réalisant un maillage d’une large zone géographique.
Ce réseau de stations de référence va permettre de modéliser les erreurs sur une grande étendue (« state ») et de les transmettre à tous les utilisateurs de la zone de couverture par internet et / ou satellite. Ainsi, chaque récepteur (utilisateur) pourra calculer sa position, en utilisant les données reçues pour modéliser localement les erreurs GNSS et les appliquer à ses propres observations.

Plus le nombre de source d’erreurs corrigées sera élevé, plus le service de positionnement sera performant.

 

Le SSR permet à l’utilisateur un positionnement centimétrique temps réel dans toute la zone de couverture du fournisseur de corrections.

La méthode de compression du SSR est si efficace qu’elle ne requiert que très peu de bande passante, ce qui ouvre un véritable champ de possibilités quant à de nouveaux usages.
De plus le lien peut être unidirectionnel. En effet, les mêmes données sont transmises à tous les utilisateurs et traitées individuellement par le récepteur mobile.

schema_TERIA SAT_2018 TERIAsat

Comparatif des avantages et inconvénients entre OSR – SSR

L’OSR et le SSR fonctionnent sur des méthodes différentes l’une de l’autre. Dès lors, certaines limites apparaissent de par leurs natures.

Contrairement au SSR, en OSR la précision centimétrique acquise se fait par le biais d’une seule station de référence physique ou virtuelle (NRTK).

En outre, le système OSR repose sur l’échange de données entre utilisateur et le centre de calcul.  Or la taille des paquets échangés est très importante. C’est pourquoi l’utilisation de la bande passante est elle aussi conséquente (voir tableau).

Dans le cas où la station est physique (DGPS, RTK), l’utilisateur est dépendant de cette station. Plus il sera éloigné de sa position, plus il perdra en précision.

De même, si l’utilisateur se déplace, il devra soit se reconnecter à une nouvelle station ou dans le cas où la station est virtuelle (NRTK) re-générer une nouvelle station virtuelle. Selon le fournisseur de corrections, ce changement peut être plus ou moins rapide et engendrer une microcoupure de quelques secondes.

C’est la raison pour laquelle on privilégiera cette méthode de correction pour un usage local.

Bande passante OSR vs SSR

Estimation de la largeur de bande passante pour une zone de couverture de 400 000 km², avec 14 satellites GPS

Ces contraintes rendent impossible de voir un tel système se développer dans des applications industrielles avec une utilisation de masse. Et c’est bien là, la majeure différence avec le SSR.

Le SSR vient véritablement bouleverser le marché, car il ne connaît pratiquement pas de contrainte pour un développement industriel.

En effet, depuis son origine il a été développé avec l’idée d’être étendu à grande échelle et de dépasser les limites que rencontrait l’OSR.
L’utilisateur bénéficie d’une précision centimétrique sur une large couverture, en utilisant une faible bande passante et sans qu’il ne doive émettre d’information (usage sans carte SIM par exemple).
Il y a donc un flux d’information unilatéral.

OSR
SSR
B to C
B to B to C
Topographie - Géomètres-Experts
Automobile
Agriculture (tracteurs autoguidés, robots de désherbage...)
Transports en commun (tramways, trains...)
Drones topographiques
Drones de livraison
Véhicule de travaux publics automatisés
Objets pilotés

 

Nous pouvons trouver tout de même un frein au SSR. Celui-ci étant la toute dernière génération de corrections GNSS, il n’y a ce jour pas encore de récepteur entièrement compatible SSR. Chaque fournisseur de correction propose son propre protocole et format propriétaire pour utiliser le SSR. L’absence d’un format standard retarde le développement de cette technologie à grande échelle.

Divers projets avancent dans ce sens afin de définir un standard ouvert pour un positionnement GNSS de haute précision. Toutefois nous n’y sommes pas encore.

D’un point de vue utilisateur pour bénéficier de ce type de service, il faudra investir pour s’équiper d’un des nouveaux récepteurs qui ne verront le jour que d’ici quelques années.

Le SSR est très prometteur. Cependant, il faudra encore attendre un peu pour réellement bénéficier de tous ses avantages, et voir le GNSS de haute précision rentrer dans le monde industriel.

OSR

$ 99

Per Month
  • Précision Centimétrique
  • Couverture Locale
  • Communication Bi-latérale
  • Bande passante nécessaire importante
  • Calcul des corrections sur point unique

SSR

$ 99

Per Month
  • Précision Centimétrique
  • Couverture Mondiale
  • Communication Unilatérale
  • Bande passante nécessaire faible
  • Calcul des corrections sur l’ensemble de la zone de couverture
  • Pas de matériel 100% compatible à ce jour

Réseau TERIA, un réseau utilisant à la fois OSR et SSR. L’avantage de TERIAsat.

TERIA propose les deux services OSR et SSR en fonction de la demande et des besoins de ses clients.

L’avantage des services OSR (DGPS -RTK – NRTK) avec TERIA est que la densité des stations sur la zone couverte par le réseau est telle que la disponibilité du service est quasi permanente (> 99% depuis 2012). S’ajoute à cela une garantie  de la précision centimétrique  quelle que soit la position de l’utilisateur.

TERIA offre également à ses utilisateurs des services SSR (PPP – PPP-RTK) utilisant une transmission des corrections par satellite notamment, grâce à sa technologie TERIAsat.

Afin de recevoir des corrections par satellite et éviter les zones blanches, le récepteur de l’utilisateur doit être compatible L-band. Néanmoins, cela demande un investissement supplémentaire si son matériel ne l’est pas.

Pour  faciliter l’accès à cette innovation technique, TERIA lance le Terminal TERIAsat.

Le Terminal TERIAsat embarque une antenne satellitaire, une connexion internet par carte SIM et une antenne Wi-Fi/Bluetooth. Le récepteur client se connecte par Wi-Fi/Bluetooth pour recevoir les corrections du terminal elles-mêmes reçues soit par satellite soit par internet.

L’utilisateur bénéficie des avantages des deux méthodes OSR et SSR sur son matériel actuel, le Terminal fournissant le meilleur service disponible à son récepteur mobile et ce sans changer de configuration.

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