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gps
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Le G.P.S.Le G.P.S.Global Global PositioningPositioning System System
Système mondial de localisationSystème mondial de localisation
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IntroductionIntroduction
• 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
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PLAN1. Principe
2. Réseau satellitaire
3. Boîtier utilisateur
4. Utilisation en aéronautique1. Mise en garde
2. Fonctions principales
3. Autres fonctions
5. Évolutions à venir
6. Synthèse
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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 transmissiont = 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
AvecAvect = heure d’arrivé – heure d’envoit = heure d’arrivé – heure d’envoi
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1. Principe• Si 2 satellites sont utilisés, la position devient un cercle.Si 2 satellites sont utilisés, la position devient un cercle.
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1. Principe• Il faut donc 3 satellites pour déterminer une position à la Il faut donc 3 satellites pour déterminer une position à la
surfacesurface 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.
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1. PrincipeMais il existe des imprécisions dues à la synchronisation des horloges, la Mais il existe des imprécisions dues à la synchronisation des horloges, la
traversée de l’ionosphère,la position des satellites,…traversée de l’ionosphère,la position des satellites,…
……une erreur de 1 µs une erreur de 1 µs représentereprésente
une erreur de 300 m !une erreur de 300 m !
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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 longitudeUne longitude– Une latitudeUne 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 84référence appelé : WGS 84
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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 terrestrePermet une couverture totale de la surface terrestre
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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 MHzLe premier permettant une précision moyenne ( SPS ) 1575.42 MHz– Le deuxième une précision accrue, non connue des civils ( PPS ) 1227.6 MHzLe deuxième une précision accrue, non connue des civils ( PPS ) 1227.6 MHz
• La précision militaire La précision militaire devraitdevrait 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’espaceSa 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 messageL’heure exacte de l’envoi de son message
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3. Boîtier utilisateur
Avec les informations reçues :Avec les informations reçues :– Il détermine une position en 3 DIl détermine une position en 3 D– Il calcul une vitesse de déplacementIl calcul une vitesse de déplacement– Il connaît l’heure exacteIl connaît l’heure exacte
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Où se situe le boîtier?
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• 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
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• 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 aéronautique1. Mise en garde
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Il donne en temps réel la position de l’avion:• Par ses coordonnées géographiques ( latitude, longitude )• Par affichage sur une carte
4. Utilisation en aéronautique2. Fonctions principales
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4. Utilisation en aéronautique2. Fonctions principales
LFCM
La fonction « GOTO » permet d’indiquer la route pour rejoindre un point entré ( WPTs, aérodromes,… ).
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4. Utilisation en aéronautique2. 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
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• 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 aéronautique3. Autres fonctions
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5. Évolutions à venirexemple : 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 européenLe système de navigation par satellite européen
GALILEO
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6. Synthèse