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Utilisation du positionnement relatif temporel GNSS pour l’auscultation topographique et la mesure des vagues


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Résumé:

Le Positionnement Relatif Temporel (ou TRP : Time Relative Positioning, en anglais) est une technique GNSS qui permet de mesurer un déplacement (et non pas une position) avec un seul récepteur en utilisant les différences de mesures de phase entre deux époques. Le but de ce projet de recherche est d’adapter le positionnement TRP pour l’auscultation topographique et pour la mesure des vagues, afin de détecter des déplacements, sur un court intervalle de temps, avec une précision meilleure que 1 cm en horizontal et 2 cm en vertical. Afin d’y parvenir, les algorithmes et le logiciel TRP du Département des sciences géomatiques ont été adaptés pour le traitement des données GNSS à un taux d’échantillonnage élevé (10 Hz) et en utilisant exclusivement les éphémérides transmises qui sont disponibles en temps réel. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux de la solution PPK (cinématique relatif en post-traitement) et des solutions de comparaison provenant d’autres sources (graduations, mesures de jauges,…). Les écarts-types obtenus des différences entre la solution TRP et les solutions de comparaison varient entre 0.3 et 0.5 cm en horizontal, et entre 0.5 et 3.1 cm en vertical en utilisant seulement les mesures de phase sur L1 de la constellation GPS. Grâce à l’intégration des observations GLONASS, une amélioration à la précision verticale de plus de 30%, sur des sites obstrués, a permis d’atteindre une précision de 2.1 cm.

Abstract:

Time Relative Positioning (TRP) is a GNSS method that uses phase difference observations between two epochs from a single receiver to determine receiver displacement (or position change). The aim of this research project is to adapt the TRP method for structural health monitoring and wave measurements in order to detect displacements, over short time interval, with an accuracy better than 1 cm for the horizontal and 2 cm for the vertical components. The algorithms and TRP software developed at the Department of Geomatics Sciences at Laval University have been adapted to process GNSS data at high rate of 10 Hz using exclusively broadcast ephemeris that are available in real-time. TRP results were compared to the corresponding Post-Processed Kinematic (PPK) and other control solutions (graduations, gauge measurements,…). Using only GPS L1 frequency data, the standard deviation of the differences between TRP and these comparison solutions ranged from 0.3 to 0.5 cm for the horizontal component and from 0.5 to 3.1 cm for the vertical component. When GLONASS observables were added to the TRP-GPS-L1 solution, for environment where satellite visibility was limited, the standard deviation decreased by 30% to reach 2.1 cm for the vertical component.

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Version 2.3