Le VPS

VPS signifie “Visual Positioning System” ou Système de Positionnement Visuel. C’est un système de géolocalisation qui raffine votre position GPS imprécise grâce à une série d’images prises par votre smartphone.

Il est important de comprendre comment un VPS fonctionne pour s’en servir correctement.

Prenons le VPS d’Apple à Paris. Des opérateurs Apple ont sillonnés les routes de Paris, avec des voitures dotés de caméras 360° et de LIDARS pour prendre des centaines de milliers d’images de la ville.

Grâce à ces images, ils peuvent construire un modèle 3D de la ville, grâce à un processus dit “photogrammétrique”.

Ainsi, à n’importe quel endroit de la ville où ce modèle 3D a pu être construit, il est possible de prendre une photo avec un iPhone, et d’utiliser un algorithme pour déterminer la position et l’orientation de l’iPhone qui l’a prise, un peu comme le jeu GeoGuessr mais à l’échelle d’une rue. Le fait qu’on connaissent approximativement votre position GPS accélère beaucoup le processus !

Résultat : nous sommes capables de vous positionner à quelques dizaines de centimètres près et de connaître votre orientation à quelques degrés près.

VPS Apple

Pour que le VPS Apple fonctionne pour vous, il faut réunir deux conditions nécessaires :

1. Que vous soyez dans une ville où Apple a rendu le VPS disponible. Consulter la liste.

2. Que vous utilisiez l’application sur des rues visible depuis l’imagerie panoramique Apple “Look Around”.

Exemple 1 :

À Paris, sur le boulevard des Invalides, vous êtes dans une ville couverte, et l’ensemble du boulevard est visible depuis les images panoramiques. Le VPS Apple fonctionnera pour vous !

Exemple 2 :

À Paris, dans le cimetière du Père Lachaise, vous êtes dans une ville couverte, mais il n’y a pas d’images panoramiques Apple. Vous ne pourrez donc pas utiliser le VPS Apple.

Exemple 3 :

À Dijon, à la place de la République, il y a des images panoramiques Apple, mais la ville n’apparaît pas dans la liste des villes couvertes. Vous ne pourrez donc pas utiliser le VPS Apple.

VPS Google

Heureusement, il existe aussi le VPS Google !

Il est un peu plus capricieux à l’usage que le VPS Apple (voir plus bas), et nous sommes soumis à un nombre limite d’utilisateurs en simultané, en revanche il est disponible partout où il y a des images panoramiques Google - donc quasiment dans toute l’Europe et l’Amérique du Nord.

Pour vérifier si votre trajet emprunte des rues disposant d’imagerie panoramique Google, il suffit de vous rendre sur Google Maps puis activer la couche “StreetView” pour consulter l’ensemble de l’imagerie panoramique Google.

Comparaison des VPS Apple et Google

Nous avons constaté que le VPS Google a besoin de se réinitialiser tous les 30 mètres environs. Nous avons tenté de minimiser l’impact sur l’utilisateur pendant le trajet, mais il est possible que vous entendiez assez régulièrement un avertissement de re-calibration.

Les deux VPS ont des difficultés la nuit ou dans des conditions de faible visibilité, mais en particulier celui de Google. Prenez vos précautions tard le soir ou en hiver, lorsque le soleil se couche tôt. Lorsque l’éclairage public illumine suffisamment les facades des bâtiments, ces deux systèmes VPS restent plus ou moins utilisables bien qu’ils perdront plus fréquemment leur position précise.

Le GNSS RTK

C’est quoi le GNSS ?

Tout d’abord, GNSS signifie “Navigation Globale par un Système de Satellites”, communément appelé GPS par abus de langage. Le GPS est en réalité la constellation de satellites américaine, le Global Positioning System, en orbite autour de la terre aux côté des constellations européenne (Galiléo), chinoise (Beidou) et russe (GLONASS).

Les récepteurs GPS (comprenez GNSS), sont en générale capable de recevoir les signaux de toutes ces constellations. En revanche, en fonction de leur antenne, de leur puce électronique, des algorithmes utilisées, et de l’environnement leur précision peut énormément varier.

Par exemple, avec un iPhone 13, dans une zone dégagée comme un parc, la précision varie entre 3 et 10 mètres. En revanche, dans une ruelle étroite bordée d’immeubles de 10 étages, la précision est plutôt entre 10 et 50 mètres. En effet, l’antenne GPS ne “voit” en ligne directe que les satellites d’une fine bande de ciel entre les deux bâtiments, et les signaux provenant des autres satellites arrivent après un ou plusieurs rebonds contre les facades des bâtiments : c’est l’effet canyon.

L’iPhone 13 est dotée d’une antenne basique qui ne détecte qu’une fréquence émise par les satellites - la fréquence L1. Or il existe des antennes “mutli-bandes” capables de détecter en simultané plusieurs fréquences provenant d’un même satellite. Avec une puce et des algorithmes adaptés il est alors possible de savoir si un signal a rebondi sur un mur avant d’arriver sur l’antenne et donc de l’ignorer. Ces récepteurs sont communément appelé “double bande” et sont présent dans beaucoup d’appareil grand public tels que les iPhones 14 Pro et supérieurs ou certaines montres connectés. Niveau précision, ça réduit beaucoup les imprécisions liés à l’effet canyon, et permet en pratique de rester en dessous des 5 mètres de précision, même en ville.

Est-il donc possible d’atteindre la précision métrique, voire centimétrique avec un système GPS, si précieuse pour la navigation piétonne ? Et bien oui, depuis l’invention du système RTK avec corrections.

C’est quoi le RTK ?

RTK signifie Real-Time Kinematics. C’est une technique avancée permettant de mesurer sa position avec une précision théorique de 1 à 2 centimètres. En pratique cependant, les ondes provenant des satellites sont déviés par la ionosphère, une couche très haute dans l’atmosphère, qui vient perturber les mesures réalisés par ce récepteur et maintienne la précision d’un unique RTK autour de 5 mètres…

Or, la physique nous réserve une jolie surprise : entre deux points distants de 10 kilomètres, ces perturbations sont quasiment identiques et restent très similaires jusqu’à 50 kilomètres. Les ingénieux concepteurs du RTK ont donc eu l’idée d’utiliser un premier RTK fixe, placé sur une coordonnée GPS bien connue et appelé la “base”, et de l’utiliser pour corriger les mesures prises par un autre RTK mobile, fixé par exemple sur un tracteur, et appelé “rover”. Si la base se détecte 5 mètres trop au nord, elle transmet via internet une correction au rover, qui peut donc se corriger de 5 mètres vers le sud. Résultat : une précision sur la position d’environ 1 centimètre.

Cette technologie a été initialement beaucoup utilisé en agriculture de précision, permettant par exemple à des fermiers de piloter un tracteur année après année sur les mêmes sillons sans trop compacter la terre. Initialement, ces antennes coûtait entre 15000€ et 25000€, et l’abonnement à un réseau de correction pouvait coûter jusqu’à 1000€ par an.

Depuis quelques année, des entreprises comme u-blox commercialisent des puces RTK beaucoup moins chères et permettant donc de se construire des récepteurs plus abordables, à quelques centaines d’euros. Les agriculteurs français s’en sont emparés et on créé un réseau libre et ouvert prénommée “Centipede” permettant d’obtenir des corrections gratuitement.

Il ne reste plus qu’à développer des applications de guidage capable de s’en servir !

Disponibilité du réseau Centipède

Le réseau Centipède couvre la majorité du territoire français métropolitain, certains territoires d’outre-mer et quelques autres régions dans le monde. L’application SonarVision se connecte automatiquement à la base RTK allumée la plus proche de vous.

Vous pouvez consulter la carte officielle pour visualiser les bases existantes dans le monde.