Qu’est-ce que l’IMU et comment fonctionne-t-elle dans l’arpentage ?

Les récepteurs RTK ont été largement utilisés dans le domaine de l’arpentage et de la cartographie de haute précision, tels que le levé cadastral, l’arpentage des terres, le levé technique, le levé de la construction et des lignes électriques, et la cartographie topographique, etc. Avec l’utilisation croissante des récepteurs RTK, les géomètres proposent une plus grande efficacité, commodité et sécurité.

En général, les arpenteurs-géomètres sont tenus de centrer la bulle du poteau de portée lorsqu’ils utilisent les récepteurs RTK traditionnels pour s’assurer que la tige de centrage et la ligne verticale où se trouve le point de mesure coïncident. Dans le cadre du calcul simplifié du modèle, on peut considérer que dans le système de coordonnées géographiques locales (système n), le centre de phase de l’antenne GNSS est cohérent avec l’horizontale du point de mesure, et que les coordonnées d’élévation n’ont qu’une différence dans la longueur de la tige de centrage, comme le montre la figure 1 :

Graphique 1. Mesure traditionnelle du récepteur RTK

Le récepteur RTK traditionnel est facile à mettre en œuvre dans le logiciel. Cependant, cela augmente la charge de travail du géomètre et n’est ni efficace ni pratique, surtout en cas d’angle de mur où les points sont difficiles à mesurer ou même inaccessibles. Dans ce cas, des récepteurs RTK avec fonction de mesure de l’inclinaison ont vu le jour. ComNav utilise le schéma de navigation intégré RTK/INS pour réaliser la mesure de l’inclinaison. Ce type de récepteurs RTK est appelé récepteur IMU RTK.

La mesure de l’inclinaison du récepteur IMU RTK est réalisée dans le logiciel comme suit :

La ligne reliant le centre de phase de l’antenne GNSS et l’extrémité du pôle de centrage est considérée comme un vecteur (vecteur L). Dans le système de coordonnées local (système n), lorsque la direction dans laquelle le vecteur est incliné est déterminée, c’est-à-dire l’angle d’azimut (Heading), et le degré d’inclinaison, c’est-à-dire l’angle d’inclinaison (Tilt), alors les coordonnées du point de mesure peuvent être déterminées par transformation de projection. De cette façon, la clé pour réaliser la mesure de l’inclinaison est d’obtenir ces deux angles.

Graphique 2. Mesure d’inclinaison RTK à navigation inertielle 

Lors de la conception du récepteur RTK à navigation inertielle, alignez l’axe sensible Z de l’accéléromètre de l’unité de mesure inertielle (IMU) parallèlement au vecteur L. Nous définissons le système de coordonnées de la porteuse (système b) pour qu’il soit parallèle à l’axe sensible de l’accéléromètre à 3 axes, et l’origine est située à l’intersection des axes sensibles, formant un système de coordonnées droitier. Ensuite, quelle que soit la façon dont le récepteur se déplace, le vecteur L est un vecteur à valeurs constantes dans le cadre b. En utilisant cette relation déterministe, les deux angles susmentionnés peuvent être résolus en déterminant la relation de rotation entre le système b et le système n, c’est-à-dire l’angle d’assiette, qui est obtenu par le système de navigation intégré RTK/INS en temps réel.

Plus loin

 est l’angle de roulis,  est l’angle de tangage,  est l’angle de cap.

De plus, l’acquisition de l’angle de cap initial et le maintien de la précision de l’angle de cap sont l’un des facteurs cruciaux qui déterminent la précision de la mesure de l’inclinaison dans le système de navigation intégré RTK/INS.

L’utilisation du récepteur IMU RTK améliorera certainement l’efficacité de l’arpentage : sans étalonnage sur site et sans avoir besoin de centrer la bulle, beaucoup plus de temps est gagné, plus de points sont accessibles en toute sécurité et les résultats sont précis, réduisant ainsi le travail répété.