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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