TPE: LE GPS

« LE SYSTtME DE RtftRENCE Un système de localisation quel qu'il soit nécessite de définir des paramètres de référence .

Pour le GPS, elle s'appelle WGS84 ( « World Geodesic System 84 »)et est définie par un système géocentrique de coordonnées cartésiennes (X, Y et lJ L'origine est au centre de gravité de la Terre, l'axe des Z passe par l'axe de rotation de la terre et l'axe des X est l'intersection de l'équateur avec le méridien de Greenwich.

Lors de l'utilisation d'un récepteur GPS , il est nécessaire de vérifier la référence géodésique utilisée ainsi que le système de projection cartographique.

PHÉNOMÈNES AFFUTANT lA PRÉCISION Hormis la dégradation volontaire du signal, il existe certains facteurs qui limitent la précision du GPS .

La réfradion dans l'ionosphère L'ionosphère est une couche de l'atmosphère constituée de particules chargées qui affectent la propagation des ondes électromagnétiques .

C'est pour cela que deux ondes ( L 1 et L2) sont utilisées : la comparaison des temps de propagation des deux ondes permet d'évaluer le délai ionosphérique et la correction appropriée .

les mutti-trajets Ce sont des phénomènes de réflexions parasites provoqués par des objets dans le voisinage du récepteur GPS .

Ceux-ci renvoient une partie du signal du satellite vers l'antenne du récepteur et altèrent donc la précision des informations.

Il n 'y a pas de solution réellement efficace pour s 'en prémunir , si ce n'est d'éviter de placer le récepte ur à prox imité d'objets parasites.

La réfraction dans la troposphère C'est cette fois la teneur en vapeur d'eau de la couche basse de l'atmosphère qui modifie le temps de propagation de l'onde.

En pratique, il n'existe pas non plus de solu tion appropriée.

Cependant l'erreur provoquée intervient essentiellement sur la composante verticale (l'altitude ) plutôt que sur la composante horizontale .

LES APPLICATIONS DU GPS En dehors des applications militaires qui sont à l'origine du GPS , nombreuses sont • aujourd'hui les applications civiles de ce système, tout d'abord, parce que la localisation d'un lieu géographique reste une donnée essentielle pour la plupart des activités humaines.

Malgré tout et bien que le système GPS ait été essentiellement conçu pour déterminer la position d'un porteur, les caractéristiques du système et la qualité des mesures font que nombre d 'applications dépassant le strict domaine de la localisation ont pu être développées .

On peut dissocier trois types d'applications selon le degré de précision, d 'intégrité et de sécuri té : les applications pour les particuliers et les professionnels , les applications pour les services publics et les applications scientifiques .

LES APPLICATIONS POUR lES PARTICULIERS n lES PROFESSIONNELS La navigation (aéronautique, maritime ou terrestre) en temps réel est l'une des applications élémentaire et principale du GPS.

Un usage en plein essor est celui de la navigation routière avec un système GPS embarqué dans les autol#Obiks .

En agriculture, les mesures GPS permettent d'optimiser les rendements , de gérer au mieu x les coûts de production et de limiter l'ampleur de certaines pollutions , par exem ple en dosant précisément au sein d ' une m ême parcelle les quantités d'engrais nécessaires.

Même le système bancaire utilise ce système pour déterminer l'heure exacte des transactions financières.

Les professionels du "nie civil exploitent ce type d 'infor ­ mations pour l'implantation de constructions, le contrôle des ouvrages (les ponts par exemple) .

En météorologie , le système GPS sert au positionnement des mesures en mer , au positionnement des sondes de radiosondage et au calcul du vent en altitude (ballons sondes) .

Une application en cours de développement utilise même les propres limites du système : la modification de la propagation de l'onde par la troposphère .

Cela permet de mesurer le contenu de vapeur d'eau dans l'atmosphère , valeur utilisée en climatologie et en prévisio n météorologique.

LES APPLICATIONS POUR lES SERVICES PUBLICS Pour ce type d 'application, le signa l doit être sûr et continu et les données sécurisées .

Le système GPS est utilisé dans les domaines de la sécurité civile (le repérage des balises de détresse et les opérations de sauvetage), de la gestion de réseau x de transport routiers , ferroviaires, maritimes, aéronautiques (contrôle de vitesse, localisation des véhicules, système de guidage , surveillance, gestion du trafic au sol dans les aéroports ...

), des télécommunications, des services sociaux (ass istance aux personnes handicap ées ou aux personnes agées), de la justice, la police et les douanes (contrô les frontaliers , repérage des véhicules), de la gestion des réseaux aériens et enterrés (eau, gaz, électricité) ...

LES APPLICATIONS SCIENTIFIQUES Généra lement le paramètre déterminant pour ce type d'application est la précision .

Les modes de mesures sont donc appropriés : mesure de phase, positionnement relatif avec deux récepteurs, mode différentiel.

Ces techniques sont par exemple employées comme outil d'acquisition pour les systèmes d'information géographique (SIG) ou pour les mesures géodésiques.

Dans le domaine de la géophysique, les mesures GPS permettent par exemple de suivre la vitesse de dérive des plaques cont inentales et leur déformation (tectonique des plaques ).

La précision de ce système autorise également l'analyse de zones plus restreintes telles que des failles actives, les volcans, les zones d'érosion ...

et d'anticiper ainsi les risques possibles encourus par les populations .

Dans le domaine de l'éco logie , des balise s GPS installées sur des animaux donnent des informations sur les déplacements des espèces , leurs comportements migratoire s ou journaliers ...

L'UTILISATION DU GPS L'utilisation d 'un GPS passe par trois phases: • le paramétrage initial ; •l'affichage des fonctions disponibles ; • la programmation d'outils de navigation .

Lorsqu 'un récepte ur GPS est employé pour la premi ère fois, il est indispensable de spécifier les paramètre s de bases , à savoir les unités de mesure s, l'heure ...

, ainsi que le système de référence géodésique utilisée et le système de projection carto graphique .

Une fois cette opération effectuée, le récepteur donne accès à certaines fonctions (variables selon les modèles ).

Les principales sont les suiva ntes : • la position géographique (en latitude et longitude ) ; • la vitesse ; • la direction de navigation par rapport au nord géog raphique (ou cap) ; •l'altitude .

La programmation du récepteur se fait ensuite par l'intermédiaire de points remarquables (waypo inf) ou de routes .

Il est possible de nommer les waypoints et parfois de leur attribuer une icône.

Lorsque l'utilisateur désire se rendre sur un p oint fixe, il sélectionne la fonction (généralement appelée « GOTO ») lui permettant d'activer le point choisi .

Le système calcule alors différentes données reliant sa position actuelle et le point de destination : la distance à parcourir, le cap actuel, le cap à suivre (azimut), le temp s de parcours estimé, l'heure d'arrivée estimée , l'erreur de cap (différence entre cap suivi et azimut), la correction de cap, la distance parcourue .

Lorsque l'utilisateur choisit une route , le récepteur sélectionne les points dans l'ordre donné et passe au point suivant dès qu'un point intermédiaire est atteint.

Certains récepteurs GPS proposent l'affichage du tracé du parcours effectué .

Celui-ci est constitué de points enregistrés automatiquement par le récepteur (ce paramètre peut être personnalisé pour que les enregistrements soient effectués selon un certain laps de temps ou selon des valeurs de distance ).

Les récepteurs de dernière génération permettent d'afficher une carte en fond d'écran et d'y superposer le tracé de son parcours.

lffil!@i Galiléo est le nom du futur système européen de po sitio nnement par satellite .

Il est destiné à donner à l'Europe son indépendance vis-à-vis du système GPS américain.

L'originalité de Galiléo est qu'il sera strictement sous contrôle civil.

L'Union Européenne et !'Agence Spatiale Européenne sont responsables du projet Le système Galiléo reposera sur le déploiement de 30 sate llites (27 opérationnels et 3 en réserve), postés sur trois orbites terrestres moyennes de 23 616 km d 'altitude , circulaires et inclinées à 56° par rapport à l'équateur.

Deux centres de contrôle Galiléo seront insta llés en Europe pour suivre le fonctionnement des satellites et gérer le système d e navigation.

Le programme a débuté en 2002 .

Le premier satellite expérimental GIOVE-A a été placé sur orbite le 28 décembre 2005 .

Le lancement du second satellite expérimental est prévu pour septembre 2006.

En 2008, quatre satellites devraient être à poste .

Le système sera pleinement opérationnel en 2010.

Galiléo diffusera 10 signaux : 6 pour les services gratuits, 2 pour le service commercial et 2 pour le service public réglementé.

LES SERVICES PROPOSÉS PM GAlllio • Le service ouvert (ou OS pour Open Service ) : ce service sera principalement utilisé par les particuliers.

Il offrira la même prestation que le GPS mais avec une plus grande précision (de l'ordre de 1 mètre ).

•Le service commercial (ou CS pour Commerda/ Service) : en échange d'une redevance , plusieurs garanties seront proposées, notamment pour l'intégrité et la continuité du signal, une meilleure précision ou des possibilités de cryptage des informations .

C'est ce service qui doit assurer le financement de Galiléo .

•Le service de sûreté de la vie (ou SOL pour Safety Of Life Service) : il assurera des données sécurisées, intègres et certifiables pour des applications dans le domaine de la sécurité (par exemple, dans le transport aérien , maritime ou terrestre).

·Le service public réglementé (ou PRS pour Public Regulated Service) : il est destiné aux utilisateurs remplissant une mission de service public (services d'urgence , transport de matières dangereuses , etc.) .

Ce service nécess ite une disponibilité permanente d 'où l'utilisation de deux signaux distincts et de systèmes anti-brouillage.

•Le service de recherche et secours (ou SAR pour Search And Rescue service) : il permettra de localiser l'ensemble du parc des balises Cospas-Sarsa t 406 MHz et de renvoyer un message d'acquittement vers les balises en détresse.

LES AVANTAGES DE GAULÉO PAR RAPPORT AU GPS • Il offre des garanties aux applications civiles et pas seulement militaires .

• Il offre une meilleure précision.

• Il est plus fiable car il inclut un message d'intégrité qui informe l 'utilisateur d 'éventuelles erreurs .

• Le système Galil éo est exploitable dans les régions situées à des latitudes extrêmes.

• L'horloge atomique est la plus préc ise jamai s placée en orbite (stabilité supérieure à 1 nanoseconde par jour).. »