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Dossier Comparatif Chipsets et Récepteurs GPS
Posté le 16 mai 2005 à 02:51:13 par gpspassion.

3. Sur la Route

Jusquà présent nous avons regardé les caractéristiques officielles et j'ai partagé mes impressions fondées sur mon utilisation de ces GPS au quotidien dans divers environnement et dans différents modes, voiture, à pied, à vélo, avec des logiciels "route" et "tout-terrain". Un bon point de départ, mais voyons ce que donnent des tests objectifs. A cette fin, j'ai mis en place une méthode qui consiste à tester des récepteurs côte à côte avec enregistrement simultané des données GPS brutes. Ca prend du temps et ça nécessite du matériel (une bonne raison d'avoir gardé mes vieux PocketPCs !), mais c'est à mon avis la seule manière de comparer des récepteurs de manière équitable et de pouvoir tenter de tirer des conclusions, car l'environnement GPS n'est jamais identique d'un jour à l'autre, même sur un parcours identique. Rappelins, que les logiciels "route", type TomTom ou Navigon "forcent" la position sur la route ("snap to road" en anglais) la plus proche ce qui permet de "gommer" les imperfections naturelles du GPS, cela dit meilleure est la qualité des données brutes, plus le "snapping" sera aisé et plus le guidage sera précis et rapide.

Commençons par nous placer dans un environnement "voiture" qui reste l'utilisation gps principale et la bonne nouvelle c'est que dans un environnement dégagé, les tests montrent que les divers GPS offrent des performances comparables et de grande qualité, produisant des traces fidèles sans retard visible. En revanche, les différences apparaissent dès que l'environnement se dégrade et c'est justement à ce moment-là qu'on a le plus besoin du guidage GPS, comme dans des zones urbaines. Nous allons donc nous concentrer sur ce type de situation.

Paris 12 - ST/XT2/SS3/NX/uNAV/Garmin
La première série de tests a été réalisée dans l'envrionnement urbain dense de Paris où l'on trouve nombre de perturbations pour les signaux GPS, immeubles, ponts, tunnels, etc...Voici les résultats en image avec les commentaires à suivre.


Fig.d1 - Fig.d2 - Fig.d3


Fig.d4 - Fig.d5 - Fig.d6

Cette première série donne quelques indications sur la manière dont les divers chipsets GPS se comportent dans cet environnement difficile. Le premier à être mis en difficulté est le chipset chipset NemeriX tel qu'il se comporte dans l'iTrek (également AVL15, BT77, Aktronix, Wonde-X) avec une trace un peu erratique malgré un nombre important de satellites utilisés tout au long du test, et par moments il sera difficile à un logiciel GPS de pouvoir en tirer les informations nécessaires à un guidage de qualité. Je pense qu'ils ne filtrent pas assez les signaux GPS parasites résultant du multi-path (quand les signaux "rebondissent" sur les obstacles) ce qui permet d'utiliser un grand nombre de satellites mais cela a un prix. Suite à la parution du comparatif sur la version ENG du site, NemeriX a réagi en confirmant que le problème était connu sur la v2 du firmware mais qu'il était corrigé dans la v3 en préparation, ce que je suis en train de confirmer sur un nouveau prototype. D'autres chipsets peuvent avoir ce problème de multi-path et même le SS3 le montre au début du test à basse vitesse (Fig.2), on reviendra dessus dans les test "GPS à pied". Les chipsets uNav et Garmin rencontrent des difficultés quand les conditions deviennent difficiles (voir Fig.6 avec un passage entre des immeubles qui produisent des "sauts" de position importants). De leur côté, les chipsets SiRF (ST, XT2, SS3) produisent une trace beaucoup plus régulière et fidèle à la réalité, même si comme on peut le voir sur la même capture, la trace est légèrement décalée, cela dit rien qui perturberait le "snapping" d'un logiciel route.

Paris - ST/XT1/SS3/Garmin
Tests dans Paris à nouveau avec le Xtrac v1 rajouté à titre de comparaison:


Fig.d13 - Fig.d14 - Fig.d15

Comme on pouvait s'y attendre, le XT1 produit une trace avec des "arrondis" propres à la v1 du firmware haute sensibilité Xtrac en plus du décalage qui n'apparaît pas ici. En revanche je ne m'attendais pas à retrouver le "dead reckoning" (navigation en aveugle) du Garmin qui consiste à maintenir le fix artificiellement en cas de perte de la position GPS en prolongeant la trajectoire avant la perte de position. Si ça peut faire illusion quand la trajectoire est rectiligne et la vitesse constante, en dehors de ces conditions parfaites, le résulat est peu satisfaisant comme en Fig. d15 où le virage se fait dans un tunnel. Ce type d'approche pouvait se comprendre il y a quelques années notamment quand l'imprécision de 100 mètres due au SA était présente, mais elle paraît difficile à justifier surtout par rapport à ce que propose la concurrence aujourd'hui.

Centre ville de Nogent/Marne - ST/SS3/NX/Sony
Ce test a été realisé dans les rues étroites du centre ville de Nogent/Marne à l'est de Paris :


Fig. d7 - Fig. d8

Là encore, comme on peut le voir en Fig. d7, le chipset NemeriX ne produit pas de très bons résultats et le chipset Sony est également à la peine. La capture d8 est consacrée à un comparatif ST vs SS3 et on commence à voir les bénéfices apportés par le nouveau chipset, aussi précis que le ST dans des conditions "normales" et plus dynamique et précis quand elles deviennent plus difficiles, probablement grâce à la puissance brute de "corrélation" présente à bord.

RER à Vincennes - ST/SS3
Pas une utilisation voiture, mais une situation comparable à la conduite dans une succession de tunnels, avec ce test réalisé dans le RER entre les stations de Neuilly-Plaisance et Nation quand il alterne entre passages surélevés, enterrés avec une vue limitée du ciel et sous-terrain. Le train se déplaçait d'est en ouest.


Fig. d9- Fig. d10

Le chipset SiRFstarIII prend le dessus sur le ST, avec les deux récepteurs produisant une trace similaire sur les passages surélevés, perdant le fix dans le sous-terrain de la station de Vincennes et par la suite, seul le SS3 réussit à le retrouver dans un passage "enterré". Certes la trace est un peu décalée, mais un logiciel route pourrait aisément s'en accomoder.

Canyons Urbains à Toronto - ST/SS3
Marvin, un des animateurs de la version ENG du site, a réalisé un enregistrement simultané à Toronto dans King Street entre des "skyscrapers" qui font beaucoup "rebondir" les signaux GPS. Il utilisait un Globalsat BT-338 SS3 et une souris GPS Copilot (Rikaline 6010) ST, et voilà le résulat :


Fig. d11- Fig. d12

Dans la première partie du trajet sans "skyscrapers" trajet Ouest/Est), les traces sont proches, mais par la suite le chipset SS3 prend le dessus produisant une trace proche du trajet réel, même s'il y a de légères dérives par moment. On ne s'en rend pas compte sur la capture, mais Marvin a signalé qu'en mode orientation de la carte "dans le sens de la route", elle était en rotation constante avec le GPS ST, presque assez pour lui donner un mal de crâne ! On remarque aussi les pertes de position du ST avec 367 points enregistrés contre 408 pour le SS3, soit 41 secondes au global sans position GPS.

TTFF (Time to First Fix - Temps d'acquisition de la position) - ST/SS3
Après avoir vu comment le SS3 peut améliorer le comportement d'un GPS par rapport au ST quand l'environnement devient difficile, un autre aspect important qui va améliorer le confort d'utilisation est l'acquisition de position (TTFF) plus rapide, quand le GPS part de "zéro" pour acquérir une position. Il y a souvent des commentaires dans les forums sur le temps nécessaire pour que le GPS se cale quand on quitte son garage le matin notamment en milieu urbain, avec parfois plusieurs minutes sans guidage. Ma réponse jusqu'à présent était de suggérer d'attendre une ou deux minutes à l'arrêt pour que le GPS trouve sa position, mais ce n'est pas toujours possible et ça reste une contrainte, notamment par rapport aux systèmes embarqués de voiture qui s'appuient sur leur couple gyroscope/capteur de vitesse pour être immédiatement opérationnels. Bonne nouvelle, il semble que la puissance brute de corrélation du SS3 permette d'obtenir des TTFF très prévisibles d'environ 45 secondes, que le véhicule soit en mouvement ou pas :


Fig. d16

On voit ci-dessus que le GPS ST Royaltek RBT-3000 se cale plus tard et que les GPS SiRFIII (Globalsat BT-338 et Leadtek 9553) dans un environnement assez facile et à besoin d'un peu de temps après ça pour produire une trace fidèle à la réalité.

Si vous avez des questions ou commentaires, vous pouvez utiliser cette discussion des forums

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