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1 Le G.P.S. Le G.P.S. Global Global Positioning Positioning System System Systè

1 Le G.P.S. Le G.P.S. Global Global Positioning Positioning System System Système mondial de localisation Système mondial de localisation 2 Introduction Introduction • Le GPS est un système de radionavigation utilisant des satellites qui permet de connaître la position géographique d’un récepteur n’importe où dans le monde. • Développé par les américains pour des besoins initialement militaires ( opérationnel fin 1993 ). • Il permet une utilisation aéronautique; mais aussi : routière, pédestre, etc… • Le système GPS est constitué : – D’un réseau satellitaire – D’une antenne de réception – D’un boîtier utilisateur 3 PLAN 1. Principe 2. Réseau satellitaire 3. Boîtier utilisateur 4. Utilisation en aéronautique 1. Mise en garde 2. Fonctions principales 3. Autres fonctions 5. Évolutions à venir 6. Synthèse 4 1. Principe • Le principe est basé sur la mesure du temps qui fourni une distance. Le principe est basé sur la mesure du temps qui fourni une distance. • Le récepteur peut donc déterminer une position qui se situe sur une Le récepteur peut donc déterminer une position qui se situe sur une sphère; le satellite émettant de façon omnidirectionnelle. sphère; le satellite émettant de façon omnidirectionnelle. t = temps de transmission t = temps de transmission v = vitesse de la lumière ( 300000 km/s ) v = vitesse de la lumière ( 300000 km/s ) D = t D = t × × v v Avec Avec t = heure d’arrivé – heure d’envoi t = heure d’arrivé – heure d’envoi 5 1. Principe • Si 2 satellites sont utilisés, la position devient un cercle. Si 2 satellites sont utilisés, la position devient un cercle. 6 1. Principe • Il faut donc 3 satellites pour déterminer une position à la Il faut donc 3 satellites pour déterminer une position à la surface surface de la terre : le 2 ème point évoluant trop rapidement de la terre : le 2 ème point évoluant trop rapidement pour être retenu comme viable. pour être retenu comme viable. 7 1. Principe Mais il existe des imprécisions dues à la synchronisation des Mais il existe des imprécisions dues à la synchronisation des horloges, la traversée de l’ionosphère,la position des satellites,… horloges, la traversée de l’ionosphère,la position des satellites,… … …une erreur de 1 µs une erreur de 1 µs représente représente une erreur de 300 m ! une erreur de 300 m ! 8 1. Principe La correction se fait par l’utilisation d’un 4 ème satellite qui permet d’obtenir La correction se fait par l’utilisation d’un 4 ème satellite qui permet d’obtenir une information de hauteur et une précision horizontale de 100 m. une information de hauteur et une précision horizontale de 100 m. • L’information de base du GPS est donc une heure et une L’information de base du GPS est donc une heure et une position matérialisée sur la terre par : position matérialisée sur la terre par : – Une longitude Une longitude – Une latitude Une latitude – Une Une " " altitude altitude " " • Le référentiel terre n’étant pas rond, Le référentiel terre n’étant pas rond, on lui a adjoint un modèle de on lui a adjoint un modèle de référence appelé : WGS 84 référence appelé : WGS 84 9 2. Réseau satellitaire • Le système utilise donc un Le système utilise donc un réseau de 24 satellites à réseau de 24 satellites à défilement ( constellation ). défilement ( constellation ). • Il existe 6 orbites de 4 satellites. Il existe 6 orbites de 4 satellites. • Chaque orbite fait un angle de Chaque orbite fait un angle de 55° avec l’équateur. 55° avec l’équateur. • La distance terre-satellite est La distance terre-satellite est sensiblement de 20200 Km. sensiblement de 20200 Km. Permet une couverture totale de la surface terrestre Permet une couverture totale de la surface terrestre 10 2. Réseau satellitaire • Les messages sont codés et envoyés sur 2 canaux hertziens Les messages sont codés et envoyés sur 2 canaux hertziens différents ( 3 en 2006 ) : différents ( 3 en 2006 ) : – Le premier permettant une précision moyenne ( SPS ) 1575.42 MHz Le premier permettant une précision moyenne ( SPS ) 1575.42 MHz – Le deuxième une précision accrue, non connue des civils ( PPS ) 1227.6 MHz Le deuxième une précision accrue, non connue des civils ( PPS ) 1227.6 MHz • La précision militaire La précision militaire devrait devrait maintenant être accessible par tous maintenant être accessible par tous ( depuis mai 2000 ). ( depuis mai 2000 ). • Un satellite émet dans l’espace des messages Un satellite émet dans l’espace des messages électromagnétiques contenant les informations suivantes : électromagnétiques contenant les informations suivantes : – Sa position exacte dans l’espace Sa position exacte dans l’espace – La position et l’état de tous les autres satellites ( éphéméride ) La position et l’état de tous les autres satellites ( éphéméride ) – L’heure exacte de l’envoi de son message L’heure exacte de l’envoi de son message 11 3. Boîtier utilisateur Avec les informations reçues : Avec les informations reçues : – Il détermine une position en 3 D Il détermine une position en 3 D – Il calcul une vitesse de déplacement Il calcul une vitesse de déplacement – Il connaît l’heure exacte Il connaît l’heure exacte 12 Où se situe le boîtier? 13 • Le boîtier intègre une base de données contenant les informations suivantes : – La cartographie ( WGS 84 ) – La liste et position des: • Aéroports • Différentes classes d’espaces • Zones à statuts particuliers • Moyens radio : Aéroport, VOR, ADF,… • Procédures IFR ( SID, STAR,… ) • Etc … • Elle peut être remise à jour tous les 28 jours. 3. Boîtier utilisateur 14 • Pour nos avions, seuls les GPS qualifiés possédant la fonction RAIM peuvent être utilisés comme moyens primaires de navigation. • L’utilisation des GPS portables est faite sous l’entière responsabilité du pilote, ceux-ci n’étant pas certifiés. • Si la fonction RAIM n’est plus disponible, le vol peut être poursuivi à l’estime par référence visuelle du sol ( cf. réglementation ). 4. Utilisation en aéronautique 1. Mise en garde 15 Il donne en temps réel la position de l’avion: • Par ses coordonnées géographiques ( latitude, longitude ) • Par affichage sur une carte 4. Utilisation en aéronautique 2. Fonctions principales 16 4. Utilisation en aéronautique 2. Fonctions principales LFCM La fonction « GOTO » permet d’indiquer la route pour rejoindre un point entré ( WPTs, aérodromes,… ). 17 4. Utilisation en aéronautique 2. Fonctions principales LFCM Il peut afficher : – La vitesse sol de l’avion – La route de l’avion – La route à prendre pour rejoindre le terrain – La distance à la station – Le temps pour l’atteindre 18 • Préparation complète d’une route en rentrant plusieurs points ( WPTs ). • Affiche les routes, transits, zones, procédures IFR, etc… • Mémorise la route effectivement réalisée. • Utilisation des données pour le PA, HSI, etc… 4. Utilisation en aéronautique 3. Autres fonctions 19 5. Évolutions à venir exemple : Le DGPS Pour des besoins de Pour des besoins de précision à l’atterrissage, précision à l’atterrissage, un émetteur-récepteur est un émetteur-récepteur est ajouté à proximité de ajouté à proximité de certains aéroports… certains aéroports… … … la précision passe à 1m! la précision passe à 1m! Le système de navigation par satellite européen Le système de navigation par satellite européen GALILEO 20 6. Synthèse uploads/Geographie/ cours-expose-gps 1 .pdf