Stations permanentes, comment ça marche?

Le positionnement centimétrique temps-réel s’appuie sur des données recueillies par des stations permanentes GNSS, aussi appelées C.O.R.S (Continously Operating Reference Station). Toutes les méthodes de positionnement PPP, RTK, NRTK, PPP-RTK, utilisent ces stations de référence permanentes, seules ou en réseaux.

Comment sont-elles équipées et quel est leur fonctionnement ? Comment obtenir un service continu ?

Un équipement de haute technologie

Les géomètres, les utilisateurs de SIG, les ingénieurs, les scientifiques et le grand public qui collectent des données GNSS peuvent aujourd’hui utiliser les données C.O.R.S. pour améliorer la précision de leurs positions.

En quelques années, des stations permanentes ont été installées partout dans le monde. Elles constituent à présent des vastes réseaux interconnectés qui ont permis d’immenses progrès. Cette évolution bénéficie tant le domaine scientifique que le domaine des services.

CORS equipment

Une station permanente C.O.R.S. associe :

  • une antenne GNSS de type Choke Ring* ainsi qu’un câble coaxial reliant l’antenne GNSS au récepteur GNSS,
  • un récepteur GNSS multi-fréquences,
  • un ou plusieurs équipements de télécommunication.
  • un équipement de télégestion permet le redémarrage à distance des équipements
  • une alimentation électrique.

Cette technologie a connu une profonde évolution. Les récepteurs multi-fréquence les plus récents prennent en charge toutes les constellations GNSS mondiales avec plus de 550 canaux. Cela représente les constellations  GPS, GLONASS de même que GALILEO et BEIDOU. A cela s’ajoute aussi les systèmes régionaux, tels que QZSS et SBAS.

* L’antenne de type Choke Ring est une antenne robuste qui minimise les multitrajets (déviation de signal GNSS) ou réflexions contre les surfaces environnantes.  Elle permet également une faible variation de la position du centre de phase pour lesquels il existe des calibrations de très grande précision. (voir photo ci-contre)

Choke ring Antena
PARD GNSS station of the RESIF-RENAG network, in the municipality of Pardailhan (Hérault)

Station PARD GNSS du réseau RESIF-RENAG, municipalité de Pardailhan (Hérault)

UNAVCO Station permanente

Station UNAVCO – BERP, Glacier Kohler  Antarctica de l’Ouest

Le choix du site d'installation

Le lieu d’installation doit être nécessairement un site dégagé de tout obstacle. En d’autres termes, de tout masque qui viendrait empêcher ou atténuer la réception des signaux GNSS ou apporter du multi-trajets. Généralement, l’antenne GNSS est installée sur site montagneux ouvert ou solidement fixée sur le toit d’un bâtiment pérenne. C’est-à-dire un bâtiment qui ne présente pas de mouvement singulier dû à des mouvements tectoniques ou bien climatiques. (Cela exclut donc les bâtiments avec des structures en tôle par exemple qui se déforment avec les changements de température.)

Le site de l’antenne présente un horizon dégagé sur 360°, au-dessus d’un angle d’élévation de 5°. Certaines stations utilisées pour des applications de géodésie ont leur propre infrastructure.  Ceci dans le but de garantir qu’aucun mouvement lié à l’environnement ne vienne perturber les acquisitions de données. En France, c’est le cas des stations du RENAG et des stations du réseau UNAVCO à l’international.

PBO GPS SITE - Earthscope Chronicles

Station PBO – Earthscope Chronicles

Fonctionnement

Une station permanente GNSS ou C.O.R.S  observe alors l’ensemble des signaux émis par les constellations de positionnement mondial de manière continue 24H/24, 7j/7 .  Cela inclut pour la couverture de l’Europe : la constellation américaine GPS, la constellation russe GLONASS, la constellation européenne GALILEO ainsi que la constellation chinoise BEIDOU.

Les signaux captés par les stations sont communiqués par différents moyens de télécommunications à des serveurs soit en temps-réel soit en temps différé. (généralement via Internet)

En ce qui concerne le traitement par le centre de calcul, les données du message de navigation  des principales constellations de positionnement (éphémérides, état du système, etc.), ne permettent pas d’atteindre à elles seules une haute précision. Pour parvenir à un positionnement de précision centimétrique, il est nécessaire de prendre en compte plusieurs variables : des orbites et un système de référence précis ainsi que des paramètres d’orientation de la Terre.

Les données corrigées par le centre de calcul sont soit transmises aux utilisateurs temps réel (format RTCM pour TERIA) , soit stockées pour être mises à disposition pour du post-traitement. Dans ce cas, il s’agit généralement de données au format Rinex. Le site du RGP de l’IGN, par exemple, met à disposition ce type de données : http://rgp.ign.fr

Le réseau IGS (International GNSS Service) utilise notamment les données GNSS des stations permanentes pour définir les systèmes de coordonnées de par le monde, à travers les différentes réalisations de l’ITRF. En effet, les précisions maintenant obtenues permettent de descendre à quelques millimètres. De plus, elles rendent possible une mesure très précise des déplacements tectoniques de chaque station et de calculer par conséquent les déplacements des plaques.

Positionnement par satellites GNSS, GPS, GALILEO… Comment ça marche ?

Lire l'article

Un service continu

Une maintenance des stations permanentes est indispensable. La bonne utilisation du logiciel de calcul de corrections est quant à elle tout  aussi importante. Elle permet aux utilisateurs une qualité supérieure de service.

Une interruption de service pourrait avoir des conséquences importantes auprès des utilisateurs en pleine activité sur le terrain. Tous les moyens doivent être mis en place pour prévenir ou résoudre toute perturbation du service.

M.C.O - Maintien en Condition Opérationnelle

Dans le cas de TERIA, le service M.C.O (Maintien en Conditions Opérationnelles) est une priorité. Des ingénieurs et experts se consacrent au maintien et bon fonctionnement des stations de référence selon des critères de qualité extrêmes. Véritable « Task Force »  (force d’intervention), cette équipe est dédiée à apporter une solution rapide dans toutes conditions. De nombreuses interfaces informatiques permettent d’avoir une visibilité en temps réel de  l’état des stations sur sites. Celles-ci alertent immédiatement les équipes techniques dès qu’un changement d’état a lieu.

Un protocole de recherche de cause est alors lancé pour déterminer rapidement des actions à mener :

  • redémarrages à distance
  • intervention urgente sur site
    (remplacement, configuration…)

La densité des stations de références du réseau TERIA combinée aux efforts des équipes techniques garantissent un taux de disponibilité de plus de 99% depuis 2012. (Certification ISO 9001)

99

Les indicateurs du M.C.O permettent une amélioration de manière continue. Elle permet de surcroît la recherche les améliorations possibles de chaque élément.  Ce qui est une étape nécessaire pour mettre en place des actions préventives sur l’ensemble des sites. Un registre global répertorie l’ensemble des actions et évènements survenus sur le réseau de stations de référence.

Chaque évènement est qualifié selon sa nature :

  • Électrique
  • Réseau téléphonique
  • État des équipements,
  • etc.

Les experts TERIA effectuent une veille technique de manière constante. Cela inclut une veille des évolutions technologiques et améliorations que permettent les dernières versions de firmwares déployées par les constructeurs de récepteurs GNSS.

Les équipes TERIA s’engagent quotidiennement pour fournir un service continu de qualité et un accompagnement personnalisé à chaque client.

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2 Commentaires

  • Agnes dit :

    Bonjour.
    J’aimerai s’il vous plaît connaître les dimensions du support de l’antenne Choke Ring dans le cas où on voudrait le confectionner : Hauteur, diamètre, ainsi que d’autres informations à prendre en compte.
    En attendant votre réponse, recevez mes salutations les plus distinguées.

  • Bonjour, comme nous nous l’avons indiqué dans cette article, voici les points de vigilance pour une installation:

    • L’antenne doit être fixé sur un bâtiment pérenne,
    • Sur un site dégagé de tout obstacle à 360° avec un angle d’élévation de 5°,
    • Le support doit être adapté à la structure pour respecter ces différents éléments, ainsi qu’un pas de vis de 5/8ème (celui des antennes Chock-Ring)

    Nous espérons avoir pu répondre à votre question.
    A bientôt.

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