PPP, “Precise Point Positionning”?

Dans l’univers du GNSS, le « PPP » est l’acronyme de Precise Point Positionning. Développé dans les années 2000, il définit une méthode de positionnement GNSS qui consiste à corriger de manière précise les orbites et les horloges des satellites. Le PPP permet d’atteindre une précision centimétrique dans des conditions optimales en temps-réel.

Quelles sont les caractéristiques de cette méthode de positionnement ? Dans quels cas pouvons-nous recommander cette technologie ? Quelles sont ses limites et ses alternatives ?

Le principe du Precise Point Positionning (PPP)

La technologie PPP utilise les données brutes récupérées d’un réseau mondial terrestre de stations de référence afin de calculer des corrections d’orbito-synchro très précises.

Ces corrections sont transmises à un récepteur ou un logiciel pour en améliorer la précision du positionnement ou de la mesure de temps. Le service PPP possède une couverture qui peut être mondiale, mais il est toutefois moins précis que le NRTK .

Des corrections globales

Le PPP consiste à calculer des corrections globales au niveau des signaux GNSS bruts, sans  recourir au principe de l’effet différentiel avec une autre station proche.

Cette méthode exige une connaissance très poussée de tous les paramètres qui perturbent les mesures (horloges, orbites, atitude de chaque satellite, propagation dans l’atmosphère, marées terrestres, etc.) Ainsi, toute une série de corrections est  mise à disposition, en particulier :

  • corrections d’horloges,
  • corrections d’orbites,
  • biais électroniques des satellites sur le code et la phase (ce dernier étant nécessaire pour fixer les ambiguités).

Par ailleurs, il existe des services publics PPP temps-réel utilisables à des fins de recherche et de tests, mis à disposition via le site de l’IGS : http://www.igs.org/rts

Orbite satellite

PPP: Une précision centimétrique à couverture mondiale

Finalement, seule, la technologie PPP permet de corriger très précisément toutes les erreurs liées au système GNSS en fournissant un service global. Il devient alors possible de se positionner de manière centimétrique en PPP avec un seul récepteur en temps-réel.

L’avantage réel du PPP est qu’il est opérationnel dans le monde entier. En effet, il n’est pas nécessaire de travailler à proximité d’une station de référence, permettant ainsi de couvrir les océans par exemple.

C’est le cas de TERIA, qui en 2019 conclu un partenariat avec France Brevet pour exploiter certains brevets du CNES (Centre National des Études Spatiales) pour l’utilisation de son algorithme PPP-Mondial. Combiné au savoir-faire de ses experts et de son réseau, cet algorithme permettra d’étendre la couverture de ses services. TERIA proposera alors des solutions complémentaires à ses clients et partenaires souhaitant travailler au-delà de la zone de couverture du réseau TERIA au travers un service PPP seul.

Grâce aux différents niveaux de services TERIAsat, TERIA offre localement un service PPP-RTK et à l’échelle globale un service PPP seul. (déjà disponible depuis 2018)

A cette fin des travaux sont en cours de finalisation de façon à pouvoir intégrer de nouveaux algorithmes sur le marché des récepteurs.

Worldwide

Limites du PPP et usages préconisés.

La technologie PPP présente toutefois un inconvénient majeur lorsqu’elle est utilisée seule. Actuellement, les modèles de corrections atmosphériques utilisés ne convergent vers une estimation précise qu’au bout de 20 à 30 minutes seulement. Ce temps correspond au temps d’initialisation que l’utilisateur va devoir attendre avant d’effectuer des mesures s’il souhaite un positionnement centimétrique.

Malgré la précision centimétrique et une couverture mondiale, ce temps de convergence important réduit ses usages.

Aujourd’hui, 20 à 30 minutes de temps de convergence créent un temps d’attente beaucoup trop long dans des domaines d’application nécessitant du temps-réel avec une grande réactivité.

Il faut relever de plus que ce temps de convergence se reproduit en cas de perte de signal (masques, couvert végétal, tunnels …). Dans certaines conditions il pourrait se réduire, en revanche il restera significativement plus long que les temps de convergence en NRTK ou en PPP-RTK où il est de quelques secondes par exemple.

Cette technologie de positionnement précise n’est donc utilisée que dans des cas très spécifiques. C’est notamment le cas des zones géographiques où il n’est pas économiquement ou techniquement possible de fournir un service RTK ou NRTK :

Chantiers ponctuels
isolés

Zones de
grandes cultures

Domaines
maritimes

Application
aérienne

etc.

Certains développements R&D indiquent toutefois que le temps de convergence va diminuer progressivement. Effectivement, l’amélioration des puissances de calcul des puces électroniques capables de suivre plus de fréquences et l’utilisation de plusieurs constellations, permettra à l’avenir de diminuer ce temps de convergence.

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

Systèmes d'augmentation de la précision LBAS et SBAS

Que signifient RTK et NRTK ?

FKP / MAC / VRS: 3 formats de correction NRTK

Les alternatives et évolutions du "Precise Point Positionning"

Le PPP présente ainsi une limite importante, cependant celle-ci peut être surmontée avec l’association d’autres technologies.

TERIA a franchi le pas en capitalisant le meilleur des deux techniques PPP et RTK pour proposer un résultat optimal.

L’association PPP-RTK consiste à transmettre des corrections PPP et à diffuser en parallèle des corrections via des modélisations des erreurs troposphériques et ionosphériques. Ces corrections, très précises,  proviennent d’un réseau de stations GNSS dense (NRTK). Il s’agit du concept SSR (http://www.geopp.com/pdf/ion2005_fw.pdf )

De ce fait, il est possible de travailler avec une précision centimétrique sur l’ensemble de la zone de couverture des modèles atmosphériques, tout en gardant un temps de convergence équivalant au NRTK (Network Real Time Kinematic).

Comparativement à la seule technologie NRTK, cette association présente plusieurs avantages :

Les erreurs sont décomposées par poste d’erreur,

Le service est global et localement augmenté,

Les corrections dépendent de modèles et non de la/des station(s) la/les plus proche(s),

La diffusion des corrections ne dépend pas de la position du mobile,

La bande passante nécessaire ne dépend pas du nombre d’utilisateurs.

Le PPP-RTK n’est pour le moment pas encore standardisé au niveau du format, seule la partie PPP a ses propres messages RTCM.

TERIA a apporté une réponse à cette problématique en créant le service TERIAsat basé sur un format propriétaire. Cette solution s’appuie sur les messages RTCM existants et fournit des corrections d’ionosphère et de troposphère via des messages propriétaires.

Les récepteurs actuels ne sont pas compatibles avec les messages RTCM pour le PPP. Toutes les solutions commerciales PPP (tels que Omnistar, Starfire, Atlas, Etc.) fonctionnent avec des formats de type propriétaire.

Le service TERIAsat offre une couverture européenne de précision centimétrique et avec un temps de convergence autour de 10 secondes.
TERIAsat est compatible et intégré nativement dans plusieurs matériels tels que :

TERIAsat GNSS NRTK

De plus, il peut être configuré dans tous les matériels du marché à travers le nouveau Terminal TERIAsat.

Terminal TERIAsat SSR

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