Trimble R12i : Le tout dernier récepteur GNSS propose des améliorations révolutionnaires

Écho boréal | Hiver 2021

Introduction

La cinématique en temps réel (RTK) est un concept bien établi dans la communauté de l’arpentage. Les configurations RTK avec des récepteurs base-mobile et réseau sont employées dans un large éventail de projets et d’applications. Les arpenteurs sont habitués à observer un site et à parvenir à des conclusions rapides quant aux endroits où ils peuvent utiliser leur équipement GPS ou non. Poursuivez votre lecture pour savoir comment ceci est en train de changer.

Il est entendu que dans une configuration base-mobile, la portée radio et sa performance sont des facteurs contraignants, tandis que dans une solution réseau, la puissance du signal cellulaire ou la distance des sources de correction sont des facteurs déterminants en termes de précision et fiabilité. La réception des corrections critiques est en jeu. Les « corrections » constituent littéralement les valeurs différentielles que le récepteur de base trouve en comparant ses coordonnées connues avec les coordonnées en temps réel qu’il mesure. Nous pouvons alors présumer que le récepteur mobile obtient le même vecteur d’erreur, au même moment. Ceci nous permet de calculer les coordonnées exactes pour le récepteur mobile en temps réel.

Figure 1 - Concept RTK

Avant que les corrections soient utilisées pour atteindre un état ou une solution « fixe », le récepteur détermine d’abord sa position initiale approximative par l’entremise des signaux reçus de satellites. Pour ce faire, il faut un ciel ouvert et l’absence de trois conditions pouvant interférer avec le signal : des structures causant une obstruction (absence de signal), des objets réfléchissants (signal à trajets multiples) et un passage partiel (signal brouillé). L’utilisation de récepteurs GNSS (système mondial de navigation par satellite) dans les zones urbaines et forestières est entravée par ces facteurs. Trimble a introduit un nouveau récepteur pouvant atténuer ces sources possibles d’erreurs de manière plus efficace que tout autre instrument disponible sur le marché actuel. (Roulement de tambour, s'il vous plaît !)

Figure 2 - Situations pouvant interférer avec le signal

Trimble R12i

Au début de 2020, Trimble a lancé les récepteurs R12 et R12i. Votre réaction a-t-elle été « Eh bien, un autre récepteur avec beaucoup plus de canaux dont personne n’a besoin » ? Après tout, ils semblent identiques au modèle R10 ou R10-2, n’est-ce pas ? Plus de 600 canaux, la même précision horizontale/verticale de 0,8/1,5 cm, et relativement une copie conforme des spécifications précédentes.

Toutefois, il existe une grande différence.

Pour votre information, une fois que les signaux analogues reçus par l’antenne sont convertis en signaux numériques, ils sont transmis vers différents canaux, possiblement de 2 à 5 canaux pour chaque satellite. Voilà pourquoi le nombre de canaux requis constitue bien plus que le nombre de satellites auxquels un récepteur peut potentiellement se connecter à tout moment.

Afin de mieux comprendre comment les récepteurs Trimble R12 et R12i (le modèle R12i est doté de la technologie Trimble TIP qui vous permet d’effectuer des mesures même si votre jalon n’est pas à niveau – consultez l'article de Ryan Zinck inclus dans ce bulletin de nouvelles pour en savoir davantage) sont capables de fournir une solution fixe sous un couvert forestier, nous devons examiner les détails techniques de plus près.

La série R12 et R12i propose une nouvelle génération de récepteurs pouvant traiter les signaux reçus de manière différente et plus efficace. Le nouveau système de traitement, Trimble ProPoint, possède deux fonctionnalités innovatrices : il utilise d’abord la fréquence L5 tout récemment introduite, puis il est devenu agnostique face aux fréquences et constellations, ce qui sera expliqué dans les paragraphes suivants.

L5 : l’élément qui change réellement les règles du jeu

Historiquement, les récepteurs pour l’arpentage étaient équipés pour recevoir des signaux en deux fréquences (L1 et L2), transmis par des satellites du système américain NAVSTAR (aussi connus sous le nom de GPS). Ces derniers sont des signaux porteurs qui sont modulés avec des « composants de message », soit des signaux de fréquences différentes. La fréquence L1 est utilisée pour les mesures de distance (pseudo-distance), tandis que la fréquence L2 est employée pour déterminer les effets ionosphériques et troposphériques sur une mesure afin d’améliorer la précision.

L’ajout d’une troisième fréquence change véritablement les règles du jeu. La fréquence officiellement connue sous le nom L5 représente le troisième signal GPS civil. Elle est diffusée par l’entremise d’une bande radio réservée exclusivement pour les services de sécurité aérienne. Elle est caractérisée par une puissance supérieure, une bande passante plus grande et une conception de signal avancée. Lorsque combinée aux fréquences L1 et L2, la fréquence L5 procure un service extrêmement robuste.

En 2009, la Force aérienne a diffusé avec succès un signal L5 expérimental sur le satellite GPS IIR-20(M), suivi en mai 2010 par le lancement du premier satellite GPS IIF avec un émetteur L5 intégral. Le 5 février 2016, le satellite final du bloc IIF a eacute;té relâché, complétant ainsi le bloc.

En bref, les signaux L5 sont plus puissants, précis et fiables. La puissance supérieure permet de pénétrer le couvert forestier et la bande passante plus large aide à atténuer les signaux à trajets multiples. Contrairement aux premiers jours secrets du positionnement global, tous les pays ont accepté une base de référence commune facilitant l’emploi de la fréquence L5 à travers les différentes constellations, telles que GLONASS (Russie), Beidou (Chine) et Galileo (Europe).

Une autre caractéristique importante de la fréquence L5 est que, comparativement aux fréquences L1 et L2, elle est nettement mieux protégée contre les interférences externes grâce aux normes de protection supérieures exigées par les services radio de navigation aéronautique. Au moment de la rédaction de cet article, 66 satellites transmettent des signaux opérationnels avec la fréquence L5.

Il est prévu que la fréquence L5 occupera un rôle de plus en plus central, même pour les mesures en pseudo-distance, surpassant éventuellement la fréquence L1. On considère également son utilisation pour assurer un positionnement plus précis en ce qui a trait aux nouveaux cellulaires.

Récepteurs agnostiques face aux fréquences

Un ciel ouvert s’avère primordial pour obtenir un état ou une solution « fixe ». Jusqu’au début des années 2000, seuls les satellites GPS américains étaient disponibles en Amérique du Nord. Plus tard, les satellites GLONASS, Galileo et Beidou sont devenus accessibles, éliminant le besoin pour les arpenteurs de planifier leurs missions afin d’assurer un accès à six satellites pendant la durée complète de leurs levés.

Malgré tout, l’obtention d’un état ou d’une solution « fixe » demeurait un défi. Presque tous les récepteurs de l’époque devaient d’abord obtenir leur un état « fixe » sur au moins 5 à 6 des satellites américains NAVSTAR avant de pouvoir ajouter des satellites non GPS pour améliorer les résultats. Cette dépendance vis-à-vis à un réglage GPS fixe initial a été réduite par l’introduction de récepteurs agnostiques face aux constellations et fréquences. Ces récepteurs mélangent de façon impartiale tous les signaux captés et les traitent à l’aide d’algorithmes récemment développés, créant ainsi une solution de positionnement plus rapide et fiable.

Trimble figure parmi les premiers à instaurer toutes ces fonctionnalités dans le nouveau moteur de positionnement RTK ProPoint à l’intérieur des récepteurs R12 et R12i. Il est restrictif de suggérer que le moteur ProPoint est uniquement reconnu pour sa prise en charge de la fréquence L5 et son caractère agnostique face aux constellations. Voici une courte liste de ses nouvelles fonctionnalités :

• Meilleure performance RTK et Trimble RTX à proximité de la végétation : précision, fiabilité et productivité améliorées près des arbres
• Performance robuste dans les environnements urbains : filtrage avancé du signal offrant une meilleure protection contre le brouillage et les interférences des signaux
• Gestion flexible du signal : positionnement de qualité topographique en utilisant n’importe quelle combinaison de constellations et de signaux GNSS

Une autre amélioration de l’intégrité des données a été réalisée grâce à la mise à niveau de la fonctionnalité HD-GNSS intégrée depuis un certain temps dans les récepteurs Trimble R10. Le moteur de traitement HD-GNSS permet d’assurer la qualité des données pour l’éventail complet des réglages de position, des solutions « flottantes » à « fixes ». Pour de nombreux récepteurs, vous obtenez une solution soit fixe ou flottante. Grâce au moteur HD-GNSS, vous obtiendrez une estimation de précision réaliste qui vous permettra de mesurer un point même si la précision n’est pas à son meilleur (par exemple, 5 cm au lieu de la précision standard de 2 cm), c’est-à-dire une solution non flottante.

Finalement, il est bon de savoir que, malgré leurs noms différents, les récepteurs R12 et R12i possèdent essentiellement le même matériel que le modèle éprouvé R10. Les récepteurs R12i et R12 sont tous deux équipés de la nouvelle puce Maxwell 7 (plutôt que Maxwell 6 dans le R10), en plus d’être dotés des mêmes processeurs puissants et modules RF.

Assurez-vous de planifier une démonstration du R12 ou R12i avec le représentant Cansel de votre région. Vous ne verrez plus vos projets de la même façon.

Peter Afshar
Spécialiste de services et systèmes 3D
Cansel