Station d’étude des systèmes de localisation (SESSYL)

Station d’étude des systèmes de localisation (SESSYL)

Un chariot mobile sur rail équipé d’une plate-forme trois-axes suit une trajectoire de référence à laquelle est comparée la trajectoire délivrée par le système de localisation en essai. Ce chariot et la piste constituent SESSYL, la station d’étude des systèmes de localisation, mise en service à Nantes en1995. Un logiciel permet d’exploiter les données enregistrées pendant les essais et la préparation d’un rapport.

Destinées notamment aux applications de génie civil, les études menées grâce à SESSYL ont fait l’objet de nombreux partenariats, avec principalement les industriels du GPS tels que Trimble, Magellan, Leica Geosystems, Novatel, mais également avec les constructeurs de matériels de positionnement utilisant les technologies optiques (Leica, Zeiss) ou inertielles (KVH, IXSEA). SESSYL a aussi donné lieu à des partenariats institutionnels et universitaires avec la SNCF, la DGA (LRBA et ETAS), les partenaires des projets européens CIRC, LASERPAV, OSYRIS, l’Université de Newcastle, l’Ecole centrale de Nantes, des Universités londoniennes (UCL, UEL), etc.

Le champ d’application de SESSYL couvre aussi la métrologie de la trajectoire de véhicules par systèmes hybrides, l’étude de l’influence des perturbations des capteurs (tel les masques et réflecteurs multiples en GPS), etc.

C’est un équipement sans équivalent européen ni même mondial.

Unité responsable de l’exploitation :
Division Métrologie et Instrumentation - (MI) , section Imagerie et Géolocalisation (IG)

Secteur d’activité :
 - Routes
 - Terrassement
 - Ouvrages d’art
 - Sécurité routière (métrologie des trajectoires)

Contacts :
 - Division Métrologie et Instrumentation (MI)

Un exemple d’application marquant :

L’étude d’un prototype de système de localisation de machines de répandage par théodolite à deux plans laser tournant

Le projet européen CRAFT LASERPAV (2003-2005) a donné l’opportunité de tester le prototype d’un théodolite à deux plans laser tournant développé par l’Université d’East London (UEL). Ce théodolite, basé sur un principe innovant de triangulation ultra-précise à bas de deux secteurs plans laser tournant et de transpondeurs actifs positionnés autour du chantier, permet de positionner les outils des matériels de chantier en trois dimensions avec une précision millimétrique.

En 2005, le banc d’essais SESSYL, particulièrement bien adapté à l’évaluation de ce type de système, a largement été mis à contribution pour cette étude.

L’étude a engagé, avec le LCPC, les autres partenaires de ce projet : l’UEL (l’inventeur du système), la PME écossaise MDL (spécialisée en systèmes de métrologie), la PME française PG:ES (spécialisée en systèmes de guidage) et l’IRCCYN (laboratoire de recherche rattaché à l’Ecole Centrale de Nantes).

Le prototype, comparé au positionnement de type RTK par satellites GPS, s’est avéré plus précis dans la dimension verticale, essentielle pour la construction d’infrastructures de travaux publics.

Le chariot de SESSYL équipé du prototype LASERPAV
lors de la campagne d’essais

Le prototype LASERPAV en utilisation sur un finisseur

Caractéristiques techniques :
Le principe de fonctionnement de SESSYL consiste à faire décrire au système en essai une trajectoire programmable et parfaitement connue. A cet effet, le système est embarqué sur un chariot circulant sur un rail métallique et muni d’une plate-forme motorisée trois axes. La comparaison entre la trajectoire réelle et la trajectoire mesurée par le système renseigne sur la qualité de celui-ci.

Précision estimée (± 2 écarts-types)  :Vitesse Axialement Latéralement Verticalement Lacet Roulis Tangage0.35 km/h ± 10 mm ± 2 mm ± 2 mm ± 0.1° ± 0.05° ± 0.05°1 km/h ± 10 mm ± 2.5 mm ± 2 mm ± 0.1° ± 0.07° ± 0.07°5 km/h ± 10 mm ± 3 mm (lignes droites)
± 5 mm (virages) ± 2 mm ± 0.1° ± 0.1° (lignes droites)
± 0.2° (virages) ± 0.1°15 km/h ± 10 mm ± 5 mm (lignes droites)
± 10 mm (virages) ± 2 mm ± 0.1° ± 0.2° (lignes droites)
± 0.4° (virages) ± 0.1°

Géométrie du rail
CARACTERISTIQUES :Dim. hors tout du chariot : 3 m x 1 m x 1 m
Masse du chariot : 450 kg
Masse embarquable : 15 kg maximum

mouvement Vitesse maxvertical Course totale (300 mm) en 2 sroulis Course totale (-6 à +6°) en 2 stangage Course totale (-6 à +6°) en 2 s gamme Vitesse min Vitesse maxlente 0.05 km/h 1 km/hrapide 1 km/h 15 km/h
Année de mise en service : en 1994, opérationnel en 1995

Exemples d’application :
1995 : comparaison de 3 matériels GPS RTK
1996 : étude sur le guidage des engins de répandage par GPS
1997 : - étude avec la SNCF sur la mesure des épaisseurs par GPS
 - collaborations avec l’Université de Newcastle et le LRBA
 - comparaison de 5 matériels GPS RTK pour CIRC
1998 : - essais sur matériels DGPS pour les AGR (Appareils à Grand Rendement)
 - premier essai d’un récepteur mixte GPS-GLONASS
1999 : - premier essai d’une station totale robotisée (Leica)
 - collaboration avec l’ETAS sur les modes opératoires d’essai
 - premier essai d’une centrale inertielle avec l’ETAS
 - évaluation du capteur LaserGuide développé par un partenaire CIRC
 - essai d’un nouveau récepteur GPS RTK
2000 : - essais sur le LaserGuide, en collaboration avec l’IRCCyN (Ecole Centrale de Nantes) et University of East London
 - essais de faisabilité sur 3 matériels GPS centimétriques en post-traitement pour la recherche sur le Nivellographe GPS
2001 : - essai d’un GPS RTK pour EDF
 - 2 campagnes d’essai d’un compas GPS pour Thalès Navigation
 - essai d’une centrale inertielle pour le LIVIC
 - essais de matériels et de logiciels pour le LRBA (DGA)
 - essai de 2 centrales combinées GPS-inertie pour Sirehna
 - utilisation dans le cadre de la réception de la maquette LocAGR

2002 : - 1ère campagne d’essais RTK en configuration trajets multiples avec UCL et Leica
2003 : - évaluation du prototype CIRPAV-POS/GPS d’un système de guidage des finisseurs par satellites,
 développé par PG:ES et Thales Navigation, sur un contrat RGCU DRAST
 - étude comparative des modes DGPS standard, DGPS lissé par la phase et Omnistar HP
 - essai d’une centrale inertielle bas-coût couplée à un récepteur DGPS
 (Université de Karlsruhe, projet européen Osyris)
 - 2ème campagne d’essais RTK en configuration trajets multiples avec UCL et Leica
 - essais du Low Cost Navigator, prototype développé par Thalès, GMV Systema et le Cemagref
2004 : - essai d’une centrale inertielle couplée avec du GPS RTK et, en parallèle, d’un système à base d’image vidéo
 et d’amers de l’Université de Newcastle
2005 : - évaluation du prototype LASERPAV pour le guidage des finisseurs par théodolite laser,
  programme CRAFT LASERPAV
 - validation du prototype CIRPAV-POS/RTS d’un système de guidage des finisseurs par station totale,
 développé par PG:ES, sur un contrat RGCU DRAST
2006 : - essais de récepteurs GPS bas-coût enregistrant la phase L1 pour post-traitement
 (à des fins de trajectographie de véhicules)
 - validation d’un système d’arpentage par GPS pour Magellan (ex Thales Navigation)
2007 : - essais de récepteurs GPS haute-sensibilité (projet LoCoSS, localisation et communication
 pour les Services de Secours, avec l’ENSIETA)
 - qualification du système de navigation GPS-INS du drone d’inspection des ouvrages d’art du LCPC