Préambule : à l'occasion de la rédaction de ce deuxième article sur le sujet, j'en profite pour remplacer (au moins dans les titres) le terme "GPS" par "Récepteur GNSS". Cette terminologie est en effet plus adaptée maintenant que l'usage des autres systèmes que le GPS américain (c'est à dire, le Galiléo européen, le Glonass russe, le Beidou chinois, …) se développe (avant de se généraliser ?) sur les appareils. Appareils qui deviennent aussi bien des matériels dédiés que de plus en plus des smartphones avec des applications adaptées.
GNSS : Global Navigation Satellite System, ou bien Géolocalisation et Navigation par Système de Satellites en transposition française de l'acronyme.
GNSS : Global Navigation Satellite System, ou bien Géolocalisation et Navigation par Système de Satellites en transposition française de l'acronyme.
Samsung Xcover 4s :
Ayant récemment acquis un smartphone Samsung Xcover 4s, j'ai entrepris de l'évaluer en usage récepteur GNSS. Celui remplace un Xcover 3, qui n'était pas très convaincant sur ce point. A cette occasion, il m'est apparu qu'il y avait eut de très sérieux progrès quant aux performances des smartphones pour la géolocalisation ! A noter que ce modèle Xcover 4s est un modèle d'entrée de gamme (moins de 200€), moins cher qu'un récepteur dédié type Twonav ou Garmin : il est donc intéressant d'n comparer les performances et facultés, et voir si un smartphone peut remplacer un récepteur GNSS dédié.
Ayant récemment acquis un smartphone Samsung Xcover 4s, j'ai entrepris de l'évaluer en usage récepteur GNSS. Celui remplace un Xcover 3, qui n'était pas très convaincant sur ce point. A cette occasion, il m'est apparu qu'il y avait eut de très sérieux progrès quant aux performances des smartphones pour la géolocalisation ! A noter que ce modèle Xcover 4s est un modèle d'entrée de gamme (moins de 200€), moins cher qu'un récepteur dédié type Twonav ou Garmin : il est donc intéressant d'n comparer les performances et facultés, et voir si un smartphone peut remplacer un récepteur GNSS dédié.
En réception :
Le Xcover 3 ne captait que les satellites GPS, le Xcover 4s capte les satellites GPS (USA), mais aussi Glonass (Russie), Galileo (Europe) et Beidou (Chine). Sans doute est-ce la raison, mais le premier fix est très rapide, en général, moins de 10 secondes, souvent moins. Le nombre de satellites captés est très supérieur : en moyenne, 6 à 10 pour le Xcover 3, plus de 20 pour le Xcover 4s. A comparer également avec les modèles Twonav qui ne captent que les satellites GPS (sauf peut-être le dernier Trail2).
L'incidence sur la batterie n'est pas spécialement pénalisante, moins de 25% avec le récepteur activé pour une journée de randonnée (sans usage important de l'écran ni autre usage que GPS) : c'est très peu en comparaison du modèle Xcover 3 qui était quasi épuisé après un log d'une journée.
Le Xcover 3 ne captait que les satellites GPS, le Xcover 4s capte les satellites GPS (USA), mais aussi Glonass (Russie), Galileo (Europe) et Beidou (Chine). Sans doute est-ce la raison, mais le premier fix est très rapide, en général, moins de 10 secondes, souvent moins. Le nombre de satellites captés est très supérieur : en moyenne, 6 à 10 pour le Xcover 3, plus de 20 pour le Xcover 4s. A comparer également avec les modèles Twonav qui ne captent que les satellites GPS (sauf peut-être le dernier Trail2).
L'incidence sur la batterie n'est pas spécialement pénalisante, moins de 25% avec le récepteur activé pour une journée de randonnée (sans usage important de l'écran ni autre usage que GPS) : c'est très peu en comparaison du modèle Xcover 3 qui était quasi épuisé après un log d'une journée.
Ici, comparaison entre (de gauche à droite) : Xcover 3, Xcover 4s et Twonav Anima. Les trois appareils sont sous un toit, dans les combles (pour simuler une situation à couvert et non parfaitement dégagée).
- Xcover 3 : capte 7 satellites (GPS seulement)
- Twonav Anima : capte également 7 satellites (GPS seulement, les mêmes)
- Xcover 4s : capte 23 satellites (8 GPS, 7 Glonass, 7 Galileo et 1 Beidou)
Même situation, mais pour les smartphones, un autre écran plus détaillés concernant les paramètres (application GPStest).
On peut y lire en particulier en comparant les deux smartphones :
- TTFF (Time To First Fix, soit le délai pour le premier Fix) : 31 secondes versus 2 secondes !
- 7 satellites captés dont 5 pour le fix, contre 23 captés et pour le fix !
- altitude (MSL) : 126 m versus 116 m (cette seconde étant quasi exacte)
- précisions estimées (PDOP, H/V DOP) nettement meilleures pour le Xcover 4s
Le Twonav Anima ne permet pas d'e connaitre tous ces paramètres, mais mon expérience à l'usage ne situe très proche du Xcover 3 de ce point de vue. Le chipset de l'Anima et du Xcover 3 datent tous deux de plus de 5/6 ans, celui du Xcover 4s est d'une génération récente, la différence est très importante en terme de performance.
A noter que le Xcover 4s fait un Fix sans grosses difficultés à l'intérieur de ma maison, les Xcover 3 et Twonav Anima ou Sportiva en sont tout à fait incapables.
Sur le terrain :
J'ai comparé, lors de plusieurs randonnées, les logs de mon Twonav Anima, et ceux du Xcover 4s avec l'application Locus Map (excellente soi-dit en passant).
Concernant l'exactitude du parcours, ceux du Xcover 4s semblent très légèrement meilleurs en moyenne, mais cela n'empêche pas des erreurs dans les passages couverts en particulier : pas de secret, ces erreurs sont causées par le phénomène de trajets multiples, et même avec plus de satellites, le gain en précision n'est pas décisif.
Par contre, sur au moins deux points, les progrès sont notables :
- à l'arrêt, fini les "parcours" erratiques : si le smartphone ne bouge pas, la trace est parfaitement stable là ou celle de l'Anima se "ballade" sur des dizaines de mètres.
- l'altitude fournie pour la position GPS se révèle bien plus exacte, avec un bruit bien moindre : là sans doute le plus grand nombre de satellites utilisés pour la mesure semble très favorable.
J'ai comparé, lors de plusieurs randonnées, les logs de mon Twonav Anima, et ceux du Xcover 4s avec l'application Locus Map (excellente soi-dit en passant).
Concernant l'exactitude du parcours, ceux du Xcover 4s semblent très légèrement meilleurs en moyenne, mais cela n'empêche pas des erreurs dans les passages couverts en particulier : pas de secret, ces erreurs sont causées par le phénomène de trajets multiples, et même avec plus de satellites, le gain en précision n'est pas décisif.
Par contre, sur au moins deux points, les progrès sont notables :
- à l'arrêt, fini les "parcours" erratiques : si le smartphone ne bouge pas, la trace est parfaitement stable là ou celle de l'Anima se "ballade" sur des dizaines de mètres.
- l'altitude fournie pour la position GPS se révèle bien plus exacte, avec un bruit bien moindre : là sans doute le plus grand nombre de satellites utilisés pour la mesure semble très favorable.
Dans ce premier exemple, le Xcover 4s est représenté par le tracé bleu, l'Anima, le tracé rouge.
Ne figure ici que le relevé correspondant au temps de pause pour mieux se rendre compte.
Les deux appareils sont en zone avec ciel dégagé, sur le dessus de mon sac à dos.
Dans ce deuxième exemple, la situation est similaire, à l'exception que je suis sous un couvert "léger" (le toit d'un manège à chevaux).
L'Anima est encore plus perturbé, le smartphone parfaitement stable.
Interprétation de la stabilité à l'arrêt :
Le constat est que le smartphone fourni un log parfaitement stable à l'arrêt, ce qui est surprenant en fait.
Des essais m'ont permis de constater que cela n'était vrai qu'à la condition que le Xcover soit absolument fixe. Il suffit de le bouger un tant soit peu, et le fix va bouger. C'est parce que le smartphone utilise conjointement le capteur inertiel pour calculer le fix !
Depuis Android version 7 Nougat (le Xcover 4s est sous Android 9 Pie), il est possible de récupérer les données "RAW" (c'est à dire brutes) du capteur GNSS. Actuellement, seuls quelques rares applications de tests permettent d'exploiter ces données RAW directement sur smartphone. En utilisant l'une d'elles (GalileoPVT), on constate que le fix n'est pas stable à l'arrêt. Cela confirme qu'entre les données RAW et le flux NMEA, le firmware+Android du smartphone réalise un calcul qui utilise les données satellitaires, mais aussi celles de différents capteurs (inertiel entre autre, mais aussi possiblement magnétique et autres) afin d'affiner la position calculée.
Le constat est que le smartphone fourni un log parfaitement stable à l'arrêt, ce qui est surprenant en fait.
Des essais m'ont permis de constater que cela n'était vrai qu'à la condition que le Xcover soit absolument fixe. Il suffit de le bouger un tant soit peu, et le fix va bouger. C'est parce que le smartphone utilise conjointement le capteur inertiel pour calculer le fix !
Depuis Android version 7 Nougat (le Xcover 4s est sous Android 9 Pie), il est possible de récupérer les données "RAW" (c'est à dire brutes) du capteur GNSS. Actuellement, seuls quelques rares applications de tests permettent d'exploiter ces données RAW directement sur smartphone. En utilisant l'une d'elles (GalileoPVT), on constate que le fix n'est pas stable à l'arrêt. Cela confirme qu'entre les données RAW et le flux NMEA, le firmware+Android du smartphone réalise un calcul qui utilise les données satellitaires, mais aussi celles de différents capteurs (inertiel entre autre, mais aussi possiblement magnétique et autres) afin d'affiner la position calculée.
Précision de l'altitude :
Il apparait que l'altitude "GPS" relevée par le Xcover 4s est plus stable et plus précise que celle des deux autres matériels du test.
Cela peut se voir sur l'exemple suivant :
Ici, c'est un tracé relevé (avec le Xcover 4s seul) lors de deux séances (deux jours différents) de pêche à pied, sur l'estran : le terrain est parfaitement plat, avec au plus quelques dizaines de centimètres de différence d'altitude entre le début et la fin du tracé. Je n'ai laissé sur le tracé que les portions d'aller-retour (en suivant la mer descendante, l'eau au mollet ou genoux environ).
Il apparait que l'altitude "GPS" relevée par le Xcover 4s est plus stable et plus précise que celle des deux autres matériels du test.
Cela peut se voir sur l'exemple suivant :
Ici, c'est un tracé relevé (avec le Xcover 4s seul) lors de deux séances (deux jours différents) de pêche à pied, sur l'estran : le terrain est parfaitement plat, avec au plus quelques dizaines de centimètres de différence d'altitude entre le début et la fin du tracé. Je n'ai laissé sur le tracé que les portions d'aller-retour (en suivant la mer descendante, l'eau au mollet ou genoux environ).
L'altitude d'environ - 5m à -7,5m est à peu près exacte (à comparer avec le relevé montré dans l'article précedent, effectué avec le Twonav Anima, très erratique et très imprécis).
On voit également que le bruit est de quelques mètres de variation d'altitude seulement, ce qui est une très bonne qualité par rapport à un bruit pouvant avoisiner les 20m à 30m avec le twonav Anima.
Cependant, un phénomène curieux (que j'ai mis en évidence en changeant les couleurs entre les parcours (-à peu près- en direction nord, et en direction sud) : lors des deuxièmes et troisième passages, le fait de changer de direction fait "chuter" l'altitude d'abord d'environ 5m en moyenne la première fois, puis 10m la seconde… !
Le lendemain, même phénomène : cette fois-ci, "perte" d'altitude d'environ 10m au premier passage, puis décroissante aux deuxième et troisième. Mais toujours très marquée et significative.
Mon constat est que l'altitude GPS fournie par le Xcover 4s est en général assez précise (vérifié dans des situations variées).
Mais dans ces deux cas précis et assez typiques, il se produit un phénomène que j'ai du mal à interpréter avec certitude…
La lecture des données NMEA de cet enregistrement ne révèlent rien de notable en rapport avec ce décalage (pas de changement du nombre de satellites reçus, HDOP constant).
Est-ce du à un problème de multipath (trajets multiples) ?
Des tests plus ciblés et précis me seront nécessaires pour mieux comprendre, mais ce phénomène me semble intéressant à étudier !
En guise de conclusion…
Ces évaluations des capacités d'un smartphone récent en comparaison de celles d'un récepteur dédié donnent matière à réflexion concernant l'avenir de ces appareils grand-public.
Je détaille un peu plus mes impressions dans cet article suivant : "récepteurs GNSS : smartphone ou matériel dédié ?"
Ces évaluations des capacités d'un smartphone récent en comparaison de celles d'un récepteur dédié donnent matière à réflexion concernant l'avenir de ces appareils grand-public.
Je détaille un peu plus mes impressions dans cet article suivant : "récepteurs GNSS : smartphone ou matériel dédié ?"
De la précision des récepteurs GNSS (2) | Tybern Randos