Réseau de correction GPS et Centipède RTK

Réseau de correction GPS et Centipède RTK

Chambre d'Agriculture du Gard

Pierre-Denis CAULT

Un peu de vocabulaire

GPS: antonomase dans le langage courant français pour désigner GNSS (Global Navigation Satellite System)Open Source : « N'importe qui peut voir, modifier et distribuer le code d’un logiciel à sa convenance » Matériel Libre : Machine ou dispositif dont les plans ou les composants ont été rendus public DIY : activités visant à créer ou réparer des objets de la vie courante, technologiques, ou artistiques, généralement de façon artisanale RTK (Réal-Time Kinématic) : système de correction GPS qui améliore considérablement la précision du positionnement satellite, jusqu'à 2 à 3 cm près.

CentipOC, projet inter-Open Lab de géolocalisation centimétrique Faire connaître le réseau Centipede-RTK et développer son usage en Occitanie Partager La géolocalisation très précise (au cm près) des machines agricoles est une nécessité pour développer les interventions de précision, leur qualité et leur traçabilité (application de fertilisants, semis de précision….) et les systèmes d’autoguidage des machines - gage de confort et de qualité de travail pour l’utilisateur – ou les robots agricoles. La géolocalisation « naturelle » GNSS* fournie par les satellites (eg « GPS » américain, « Galiléo » européen) n’est pas suffisamment précise pour ces applications. Pour atteindre une précision centimétrique, le signal doit être corrigé par des signaux issus de bases de référence dont la localisation est connue : c’est la méthode RTK (Real Time Kinematic).

Principe du positionnement GNSS

Correction de signal

Le RTK

Le réseau Centipede RTK

Monter son reseau Centipede

Le GNSS comment ca marche ?

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Principe du positionnement GNSS

et non GPS

Plusieurs systèmes de positionnement par satellites qui forment le GNSS (Global Navigation Satellite System)

• GPS (Américain) 1995
• GLONASS (Russe) 1996 puis 2010
• BEIDOU (Chine) 2000
• GALILEO (Europe) 2016

Principe de basee

• Il faut plusieurs satellites en orbite pour former un système de guidage

• Un système = signaux émis par les satellites pour donner la position d’un point à tout endroit de la terre et à tout moment

• On est censé capter en tout point de la terre de 4 à 8 satellites mais il en faut 4 pour que ça fonctionne

D'ou viennent les erreurs ?

• Matériel: Qualité des composants ou dégradation

• Mesure du temps (horloge atomique associée au satellite)

• Positionnement des satellites eux mêmes

• Modification de densité d’éléments traversé dans la troposphère et ionosphère

Principe de base

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Principe du positionnement GNSS

Correction de signal

Le RTK

Le réseau Centipede RTK

Monter son reseau Centipede

Sans correction

Précision de 5 à 10 mètres dû à toutes les erreurs d'horloge atomique, de traverssé de troposphére et ionosphére, de positionnement du satélite ...

Correction DGNSS

Le GPS différentiel: amélioration permettant de passer d'une précision de 30-5 cm. Il utilise un réseau de stations fixes de référence qui transmet l’écart entre les positions indiquées par les satellites et leurs positions réelles connues.

Correction PPP

Les corrections Precise Point Positioning: amélioration permettant de passer d'une précision de 30-5 cm Ne prend en compte que les erreurs d'horloge et d'orbite du satellite . Comme ces erreurs sont spécifiques au satellite et donc indépendantes de la localisation de l'utilisateur, seul un nombre limité de stations de référence est nécessaire dans le monde.

Correction PPP / RTK

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 très précises issues d'un réseau de station GNSS dense. Précision 10-5 cm

Correction LBAS / RTK

LBAS – Local-based augmentation systems: les corrections sont calculées à partir d'une station de référence locale, et appliquées au récepteur mobile, soit en temps réel ou dans un logiciel de post-traitement, via internet ou radio. Précision 2-5 cm

Pour résumer

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RT quoi?

Le réseau RTK (Real-Time Kinematic) est un système de correction GPS qui améliore considérablement la précision du positionnement satellite, jusqu'à 2 à 3 cm près.

La fiabilité opérationnelle et les précisions possibles dépendent de la densité et des capacités du réseau de stations de référence

Correction RTK obligatoire

Pour les travaux de précision et l'autoguidage

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Principe du positionnement GNSS

Correction de signal

Le RTK

Le réseau Centipede RTK

Monter son reseau Centipede

Le reseau RTK Centipède

Le réseau Centipède RTK

• Réseau de bases GNSS libre et gratuit à l’initiative de l’INRAE depuis 2019 (Julien Ancelin et Stéphane Peneau)

• Caster ouvert et disponible

Communication en RTCM via NTRIP

• Utilisés par instituts publics, particuliers, acteurs privés, etc.
• Soutenu financièrement par INRAE depuis 2019
• Open source/Open hardware

Accessible à tout le mondePossibilité de construire sa base avec le matériel décrit

• Collaboratif

Communauté et documentation accessible facilement

• Evolutif

Les fonctionnalités, la sécurité et la fiabilité évoluent au fur et à mesure de la description des besoins

https://docs.centipede.fr/

Le réseau Centipède RTK

- 328 bases en janvier 2023 - 514 bases en décembre 2023 - 710 bases en octobre 2024

Couverture Centipède

Principe du positionnement GNSS

Correction de signal

Le RTK

Le réseau Centipede RTK

Monter son reseau Centipede

Monter son propre réseau Centipède RTK

- Un récepteur GNSS - Connecté à Internet et qui publie sur un caster - Communique en RTCM via NTRIP - Procédure de géolocalisation fine - Qui publie sur le Caster Centipede - Répertoriée et vérifiée

Pour garder la précision centimètrique, il faut avoir une base à moins de 20 Km

Pour faire sa base il faut : Raspberry pi (plusieurs version (Pi3, Pi4) - Nano ordinateur monocarte - Stockage sur carte Sd , connectivité USB, Ethernet, HDMI, Jack, MicroUSB , USB C - Alimentation 5V Le Raspberry pi permet - le support informatique de tous les composants - Contient l’intelligence de la base RTK - L’alimentation en énergie - L’envoi des données GNSS vers le caster centipede - L’alimentation des composants externes Tarif de 35 à 100€

Recepteur GNSS multibande- Réception simultanée de GPS, GLONASS, GALILEO et BEIDOU - RTK multibande avec temps de convergences rapides - Econome en énergie Tarif de 169 € HTOU

Recepteur tri fréquence UM980 - le récepteur GNSS multibande Tri fréquence - Réception simultanée de GPS, GLONASS, Galileo et BeiDou - RTK multibande avec des temps de convergence rapides - économe en énergie Permet: - Meilleure disponibilité (Canyon urbain, canopée) - Meilleure stabilité - Meilleur calcul des ambiguïtés de phase, et multitrajets Tarif 200 à 500 € HT

Antenne GNSS multibande

Antenne GNSS multibande DA910 offre une couverture GPS multibande : L1/L2, GLONASS L1/L2, COMPASS B1/B2/B3 et Galileo E1/E5b/E6 Initialisation plus rapide en améliorant le nombre de satellites disponibles ANTENNE TRI FREQUENCE POUR RECEPTEUR TRI FREQUENCE Tarif 100€ HT

Assemblage

Vidéo d'un montage

Installation de l'antenne

La zone d’implantation de l’antenne de réception ne nécessite pas une position dominante, mais doit proposer une visibilité maximum du ciel ; il est indispensable de ne pas avoir d’obstacles (bâtiments, arbres, murs …) au-dessus des 10 premiers degrés par rapport au plan horizontal de l’antenne et dans toutes les directions. BESOIN DE COURANT ET DE CONEXION INTERNET

PAS DE STRUCTURE METALIQUE

Précision de la correction RTK Centipède

Résultat test de la Somme - Précision Dans un rayon de 20km /à la base Centipede, Centipede et Orphéonsont très proches (2cm). Ne pas tenir compte de la précision/borne géodésique - A 30 km, la précision se dégrade 3cm Centipède est équivalent à un signal RTK du commerce dans un rayon de 20 à 30km. - Répétabilité Orphéon = Centipede (+/- 5cm) - Stabilité 3mn (durée moyenne)/ 45 coupures sur 90 jours

Fiabilité du reseau Centipède RTKEtude Arvalis (Caroline Desbourdes)

Fiabilité du reseau Centipède RTKEtude Arvalis (Caroline Desbourdes)

Fiabilité du réseau Centipede RTK

- Dans un rayon de 20km à la base Centipede , Centipede et Orphéon sont très proches (2cm) - A plus de 20km, la distance augmente (3cm à 30km) - Centipede est équivalent à un signal RTK du commerce dans un rayon de 20 à 30km. - La répétabilité est similaire sur Orphéon et Centipede (5cm et 5,2cm) Stabilité Quasiment exclusivement dépendant de la connexion internet.

Fiabilité du réseau Centipede RTK

- Dans un rayon de 20km à la base Centipede , Centipede et Orphéon sonttrès proches (2cm)- A plus de 20km, la distance augmente (3cm à 30km)- Centipede est équivalent à un signal RTK du commerce dans un rayon de20 à 30km.- La répétabilité est similaire sur Orphéon et Centipede (5cm et 5,2cm)StabilitéQuasiment exclusivement dépendant de la connexion internet.

Avantages du RTK en agriculture

Précision Centimétrique (2-3 cm) alignement parfait des passages , Essentiel pour les semis de précision, la pulvérisation, coupure de tronçon, modulation de dose. Réduction des Chevauchements et Gaspillages. Économie de carburant, de temps, d'usure de matériel, semences, engrais et produits phytosanitaires. Réduction de l'impact environnemental. Confort de Travail et Moins de Fatigue. L'autoguidage permet au conducteur de moins se fatiguer mentalement et physiquequement. Travail de Nuit et en Conditions Difficiles. Optimisation de l'utilisation des parcelles, enregistrement des lignes de guidage. Lignes répétables Compatibilité avec l'Agriculture de Précision Permet l'utilisation de cartes de modulation Rentabilité et Amortissement: Retour sur investissement rapide grâce aux économies réalisées Permet d' optimiser les surfaces exploitées .

Project CentipOcc

CentipOC se donne pour missions de : faire connaître le réseau Centipede-RTK; former et mettre à disposition des ressources, soutenir les agriculteurs dans l’implémentation de l’adoption de ce réseau, effectuer une veille active et des essais terrain pour créer des références.

Financement de la base 50%Financé par

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Votre Contact:

Chambre d'Agriculture du Gard Pierre-Denis CAULT 06-23-92-37-87 pierre-denis.cault@gard.chambagri.fr

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