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1 Le G.P.S. Global Positioning System Système mondial de localisation Le G.P.S.

1 Le G.P.S. Global Positioning System Système mondial de localisation Le G.P.S. Global Positioning System 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 sphère; le satellite émettant de façon omnidirectionnelle. • Le récepteur peut donc déterminer une position qui se situe sur une sphère; le satellite émettant de façon omnidirectionnelle. t = temps de transmission v = vitesse de la lumière ( 300000 km/s ) D = t × v t = temps de transmission v = vitesse de la lumière ( 300000 km/s ) D = t × v Avec t = heure d’arrivé – heure d’envoi Avec 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 surface de la terre : le 2 ème point évoluant trop rapidement pour être retenu comme viable. • Il faut donc 3 satellites pour déterminer une position à la surface de la terre : le 2 ème point évoluant trop rapidement pour être retenu comme viable. 7 1. Principe Mais il existe des imprécisions dues à la synchronisation des horloges, la traversée de l’ionosphère,la position des satellites,… Mais il existe des imprécisions dues à la synchronisation des horloges, la traversée de l’ionosphère,la position des satellites,… …une erreur de 1 µs représente une erreur de 300 m ! …une erreur de 1 µs représente une erreur de 300 m ! 8 1. Principe 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. 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. •L’information de base du GPS est donc une heure et une position matérialisée sur la terre par : –Une longitude –Une latitude –Une " altitude " • L’information de base du GPS est donc une heure et une position matérialisée sur la terre par : – Une longitude – Une latitude – Une " altitude " •Le référentiel terre n’étant pas rond, on lui a adjoint un modèle de référence appelé : WGS 84 • Le référentiel terre n’étant pas rond, on lui a adjoint un modèle de référence appelé : WGS 84 9 2. Réseau satellitaire •Le système utilise donc un réseau de 24 satellites à défilement ( constellation ). •Il existe 6 orbites de 4 satellites. •Chaque orbite fait un angle de 55° avec l’équateur. •La distance terre-satellite est sensiblement de 20200 Km. • Le système utilise donc un réseau de 24 satellites à défilement ( constellation ). • Il existe 6 orbites de 4 satellites. • Chaque orbite fait un angle de 55° avec l’équateur. • La distance terre-satellite est 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 différents ( 3 en 2006 ) : –Le premier permettant une précision moyenne ( SPS ) 1575.42 MHz –Le deuxième une précision accrue, non connue des civils ( PPS ) 1227.6 MHz •La précision militaire devrait maintenant être accessible par tous ( depuis mai 2000 ). • Les messages sont codés et envoyés sur 2 canaux hertziens différents ( 3 en 2006 ) : – Le premier permettant une précision moyenne ( SPS ) 1575.42 MHz – Le deuxième une précision accrue, non connue des civils ( PPS ) 1227.6 MHz • La précision militaire devrait maintenant être accessible par tous ( depuis mai 2000 ). •Un satellite émet dans l’espace des messages électromagnétiques contenant les informations suivantes : –Sa position exacte dans l’espace –La position et l’état de tous les autres satellites ( éphéméride ) –L’heure exacte de l’envoi de son message • Un satellite émet dans l’espace des messages électromagnétiques contenant les informations suivantes : – Sa position exacte dans l’espace – La position et l’état de tous les autres satellites ( éphéméride ) – L’heure exacte de l’envoi de son message 11 3. Boîtier utilisateur Avec les informations reçues : –Il détermine une position en 3 D –Il calcul une vitesse de déplacement –Il connaît l’heure exacte Avec les informations reçues : – Il détermine une position en 3 D – Il calcul une vitesse de déplacement – 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 précision à l’atterrissage, un émetteur-récepteur est ajouté à proximité de certains aéroports… … la précision passe à 1m! Pour des besoins de précision à l’atterrissage, un émetteur-récepteur est ajouté à proximité de certains aéroports… … la précision passe à 1m! Le système de navigation par satellite européen Le système de navigation par satellite européen GALILEO 20 6. Synthèse uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-expose-gps 2 .pdf