Positionnement ponctuel précis (PPP)

Le positionnement ponctuel précis (PPP) dépend de la disponibilité de données précises de l’orbite et l’horloge des satellites GNSS. En matière de positionnement, la différence avec une station de base locale ou le réseau RTK est fondamentale puisque le PPP permet un positionnement précis à l’aide d’un seul récepteur et ne dépend pas de la disponibilité de données provenant de stations de référence à proximité de l’utilisateur. La précision du positionnement PPP dépend de l’incertitude des données d’orbite et d’horloge de la solution choisie, et non de la proximité d’une station de base. Comme le PPP établit un rapport direct entre les coordonnées de l’utilisateur et des satellites GNSS, il peut servir à un large éventail d’applications partout sur la planète, en région éloignée ou en haute mer, là où à cause de la distance des stations de référence l’intervisibilité nécessaire au traitement différentiel est moindre. Le plus souvent, les services de renforcement PPP (de l’IGS, par exemple) s’appuient sur des réseaux mondiaux de stations GNSS clairsemées pour le calcul précis des données d’orbite et d’horloge des satellites. Ces produits sont par la suite offerts en temps réel ou en post-traitement, en fonction des besoins des utilisateurs et les spécifications de service.

Un utilisateur utilisera préférablement un récepteur à double fréquence pour éliminer le décalage ionosphérique de premier ordre. Contrairement aux méthodes différentielles où les erreurs s’annulent par la prise de différences sur des observations simultanées en des lieux rapprochés, la méthode PPP exige de compenser toutes les erreurs de mesure causées par le satellite, la station et l’atmosphère à l’aide de modèles empiriques ou stochastiques. Pour atteindre un seuil donné de précision, les solutions PPP nécessitent un temps plus long pour la convergence que les méthodes différentielles. Alors que l’occupation de site d’ une minute ou moins peut suffire à un positionnement RTK au centimètre, le recours à une méthode PPP peut exiger entre 15 minutes et une heure d’attente. On a récemment mis au point un certain nombre de méthodes pour accélérer la résolution des ambiguïtés à des nombres entiers de cycles en appliquant des contraintes ionosphériques locales dans les calculs de PPP.

Si les solutions PPP peuvent donner des coordonnées exactes au centimètre dans un système de référence mondial, le temps d’occupation de l’utilisateur doit suffire pour une pleine convergence des ambiguïtés. Pour les utilisateurs les plus exigeants qui ont besoin d’une reproductibilité quotidienne de l’ordre du centimètre, il pourrait être nécessaire d’effectuer des séances allant jusqu’à 24 heures pour réduire les erreurs systématiques journalières (découlant par exemple des marées terrestres et de la surcharge des océans).

Pour un traitement PPP après la mission, on doit utiliser les données de correction d’orbite et d’horloge disponibles en ligne dans des fichiers en format normalisé en provenance des centres mondiaux de données de l’IGS. Puisque la collecte et le traitement des signaux de tous les satellites au-dessus de l’horizon améliorent la précision et la convergence des méthodes PPP, certains produits d’orbites de l’IGS contiennent des corrections pour les différentes constellations de satellites de navigation aux fins des solutions PPP dites « multi-GNSS ». Les Levés géodésiques du Canada (LGC) ont mis en ligne un service de traitement après mission appelé SCRS-PPP. Disponible 24 heures par jour et 7 jours par semaine, ce service traite les fichiers RINEX d’observations GPS ou GLONASS à la demande. Les solutions peuvent être produites quelques  heures après la collecte des données, soit une fois que l’on ait validé les produits précis d’orbite et horloges GNSS. Les résultats sont habituellement affichés et accessibles à l’usager en quelques minutes suivant le téléchargement de données GNSS. Les positions calculées à l’aide d’observations GNSS sur double fréquence en mode statique pendant une à deux heures ont habituellement une exactitude meilleure que 5 cm. La moyenne des erreurs systématiques sur une période plus longue assure une exactitude encore meilleure, au centimètre près pour les ensemble de données sur 24 heures. Les solutions cinématiques peuvent être précises au décimètre près, mais elles sont plus vulnérables aux variations de géométrie satellitaire et aux pannes de données plus fréquentes dans le cas des applications mobiles. On devrait prêter une attention toute particulière aux estimations de précision associées aux coordonnées de chaque époque d’un levé en mode cinématique.

Dans le cas du PPP en temps réel, des données précises d’orbite et d’horloge des satellites sont aussi mises à la disposition du public par les organismes qui collaborent à l’IGS. De plus, des fournisseurs commerciaux distribuent leurs données de correction exclusives obtenues grâce à divers réseaux mondiaux GNSS. Pour les applications en temps réel, un accès sans fil aux corrections est habituellement disponible par abonnement, afin de recouvrer les coûts d’exploitation des réseaux de collecte et la distribution des corrections. Puisque les erreurs de positionnement s’aggravent d’environ 1 cm pour chaque seconde de latence dans la transmission des messages de correction aux utilisateurs, l’efficacité des calculs et de la transmission messages par les réseaux est essentielle à l’obtention d’un avantage concurrentiel. Au Canada, on peut se procurer des services de renforcement PPP principalement auprès de fournisseurs commerciaux (voir le tableau 1).

Tableau 1 Principaux fournisseurs de services PPP au Canada

Fournisseur Accès Disponibilité Produits Utilisation URL
IGS Internet Planétaire Données d’orbite et d’horloge précises de GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou et QZSS Recherches en sciences de la Terre, agriculture, SIG/cartographie, exploration, arpentage, etc. http://www.igs.org/rts/access
Trimble RTX/ Omnistar Comm. Satell. Planétaire Données d’orbite et d’horloge précises de GPS, GLONASS, BeiDou et QZSS Agriculture, SIG/cartographie, exploration, levés aériens https://agriculture.trimble.com/precision-ag/solutions/correction-services/?lang=fr
John Deere NavCom Comm. Satell. Planétaire Données d’orbite et d’horloge précises de GPS et GLONASS Arpentage, agriculture, guidage machine https://www.navcomtech.com/navcom_en_US/support/faqs/starfire/starfire.page
Hexagon Veripos Comm. Satell. Planétaire Données d’orbite et d’horloge précises de GPS, GLONASS, BeiDou et QZSS Principalement services maritimes extracôtiers et navigation terrestre http://www.veripos.com/
Fugro Seastar Comm. Satell. Planétaire Données d’orbite et d’horloge précises de GPS, GLONASS, Galileo et BeiDou Levés marins (extracôtiers) http://www.fugroseastar.com/