Tous les types de levés, et plus généralement, l'océanographie et l'hydrographie, ont besoin d'un capteur inertiel. Ces solutions vont du MRU au INS/GNSS haut de gamme, et leur sélection ne doit pas être prise à la légère. Il est essentiel de choisir le bon capteur en fonction du type d'application et de ses besoins. Alors, comment choisir la meilleure solution inertielle ?
C'est la raison pour laquelle nous avons mis nos différentes gammes de produits à l'épreuve lors d'un levé de 3 jours avec un échosondeur multifaisceaux dans 3 zones du port de Hambourg (Allemagne) : les quais de Hambourg, sous les ponts et dans les canaux fluviaux de la ville.
Être en mesure d'attester des performances de nos solutions dans divers environnements et à plusieurs niveaux de précision était essentiel pour pouvoir recommander quel INS utiliser en fonction de l'application et des conditions.
Découvrons ensemble comment choisir la meilleure solution inertielle.
Petites intégrations marines et levés en eaux très peu profondes
L'hydrographie n'implique pas seulement des levés sur de grands navires, mais comprend également des AUV, des USV, ou même des bouées. Compte tenu de la taille de ces applications, un capteur inertiel miniature et robuste peut s'avérer idéal. SBG-Systems a développé la réponse la plus innovante à votre exigence : Comment choisir la meilleure solution inertielle ?
La gamme de produits Ellipse miniature de SBG Systems s'étend des AHRS aux GNSS/INS RTK double antenne dans de petits boîtiers IP68.
La robustesse étant cruciale dans les applications marines, tous les MRU et INS de SBG Systems bénéficient d'une procédure d'étalonnage haut de gamme individuelle de -40 à 85 °C.
Nous sélectionnons rigoureusement les capteurs inertiels, en veillant à ce que seuls ceux qui répondent aux spécifications fournissent des mesures cohérentes pour les missions des professionnels.
Les capteurs Ellipse fournissent une mesure de pilonnement en temps réel précise à 5 cm qui s'ajuste automatiquement à la période de la houle et offre des performances inégalées en matière d'attitude (0,05°) et de cap (0,2°).
Outre les bouées, les petits USV et les solutions AUV pour la navigation ou la surveillance, ces capteurs inertiels peuvent également compenser et stabiliser un échosondeur monofaisceau ou à balayage latéral.
However, they can only offer optimal performance in open-sky surveys in very shallow waters (< 10 meters) in near-shore areas with low motion, offering a cost-effective package for these types of surveys. Indeed, the Ellipse’s RTK Heave directly provides a precise altitude, which is well-suited for near-shore surveying.
Levés à ciel ouvert et peu profonds
Les données bathymétriques et inertielles collectées lors du levé montrent que tous les capteurs fournissent un mouvement, un cap et une position très précis dans un levé en eau peu profonde et à ciel ouvert.
Bien que l'Ellipse ne soit pas recommandée pour les levés MBES de haute précision, l'Ekinox, ou Navsight Ekinox, est la solution la mieux adaptée et peut fournir un ensemble attrayant en temps réel pour les levés en eau peu profonde et à ciel ouvert dans les zones côtières.
Les systèmes de navigation inertielle Ekinox sont disponibles en capteurs industriels tout-en-un allant du MRU au INS/GNSS RTK haut de gamme ou dans le cadre de la solution Marine.
Les deux offrent les mêmes performances et la même précision : 0,02° Roulis/Tangage (RTK), 0,05° Cap GNSS et position au centimètre près.
En tant que capteurs compacts tout-en-un, ils peuvent être intégrés dans des équipements où l'espace est critique, tels que les USV pour les levés hydrographiques.
Conçue pour faciliter les tâches des hydrographes, la solution Navsight Marine se présente sous la forme d'une centrale d'attitude (MRU), fournissant le roulis, le tangage et le pilonnement, ou sous la forme d'une solution de navigation complète intégrant un récepteur GNSS trifréquence ou utilisant un récepteur GNSS externe.
L'IMU Ekinox est connectée à l'unité de traitement. Cette configuration très pratique permet de positionner l'IMU près de l'écho-sondeur tandis que l'unité de traitement se trouve dans la cabine et est connectée à l'ordinateur de l'opérateur.
Une solution inertielle pour chaque type de panne GNSS
Les pannes GNSS peuvent survenir dans divers environnements, notamment lors de la navigation sous des ponts ou de la surveillance des chenaux fluviaux et des installations portuaires.
Elles représentent un défi pour tous les levés hydrographiques et soulignent la nécessité d'un système de navigation inertielle couplé au GNSS, qui fusionne les données inertielles et GNSS pour une trajectoire continue de plus haute précision.
Les résultats des levés sous les ponts montrent que le capteur inertiel maintient la précision avec le RTK amélioré, l'attitude, le cap et les données de pilonnement. Le cap semble être beaucoup plus stable avec le Navsight Apogee, car il intègre des gyroscopes plus performants.
Cette solution fournit également des données inertielles et de position plus précises, ce qui en fait le bon choix pour cette application.
Le logiciel Qinertia de SBG Systems résout les pannes GNSS en post-traitant les données de levé, garantissant ainsi des résultats précis grâce à la technologie PPK avancée.
La combinaison de l'Apogée et de la Qinertie permet d'obtenir une solution fiable et extrêmement précise en cas de longues pannes du GNSS.
Les forts effets de trajets multiples du GNSS dans les canaux fluviaux provoquent de fréquentes petites pannes, plus difficiles à résoudre que les longues pannes du GNSS.
Les effets de trajets multiples perturbent le double calcul du cap et de la position du GNSS, augmentant les erreurs, ce qui rend les solutions inertielles faiblement couplées peu fiables dans de telles conditions.
Complémentarité avec un logiciel de post-traitement PPK
Cet environnement exige des INS/GNSS haut de gamme pour des données de roulis/tangage stables, avec un post-traitement étroitement couplé pour filtrer les effets multi-trajets.
Le calcul PPK améliore le cap et le mouvement, et le couplage étroit améliore considérablement la position.
Très performante, la solution Navsight Apogee (0,008° de roulis/tangage, 0,015° de cap GNSS et une position au centimètre près) fournit, avec le logiciel Qinertia PPK, l'ensemble optimal dans de telles conditions. Il permet également des levés de haute précision en eaux profondes, même au large.
Alors que les solutions de mouvement et de navigation Ekinox et Apogee sont basées sur des MEMS, la Navsight Horizon intègre une IMU FOG à boucle fermée qui permet des performances robustes et cohérentes dans les environnements les plus exigeants, comme les zones très denses ou les levés à faible dynamique.
Nous avons post-traité les données de ce système pour les tester à Hambourg, ce qui nous a permis d'obtenir les meilleures performances en tant que système de référence.
De plus, les capteurs SBG Systems sont compatibles avec tous les logiciels hydrographiques qui acceptent les protocoles ASCII, NMEA et TSS. D’autres logiciels ont développé des pilotes compatibles avec le protocole binaire de SBG, facilitant ainsi l’intégration du capteur.
Avez-vous trouvé la réponse au dilemme : comment choisir la meilleure solution inertielle ?
Temps réel ou post-traitement ?
Dans ces différents levés, le post-traitement s'est avéré améliorer les résultats des levés dans les conditions les plus difficiles.
Dans les environnements GNSS difficiles, le logiciel de post-traitement garantit des performances optimales, contrairement aux levés à ciel ouvert qui s'appuient sur des données en temps réel pour la précision.
Le calcul avant et arrière et les algorithmes PPK de pointe permettent d'atteindre le plus haut niveau de précision. Robuste contre l'effet de trajets multiples, le couplage étroit est essentiel dans de telles conditions.
Qinertia simplifie le post-traitement pour les hydrographes, en offrant un outil intuitif conçu pour faciliter les tâches des géomètres et rationaliser efficacement les flux de travail.
Efficace, rapide et simple, ce logiciel de post-traitement GNSS uniquement et INS/GNSS complet donne accès aux corrections RTK hors ligne provenant de plus de 8 000 stations de base situées dans 164 pays. Il prend en charge les IMU tierces et tous les récepteurs GNSS et comprend une fonction VBS (Virtual Base Station) et le calcul PPP.
Cette solution rentable permet de réaliser des levés même dans des conditions difficiles et permet de corriger les paramètres d'installation par la suite pour sauver la situation !