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GUIDE EGNOS

a l’usage des

developpeurs d’applications

ED 2.0, 15/12/2011

Préface

Après plus de 10 ans de travail de développement et de qualification associant les acteurs venant de toute l’Europe (équipes de projet, équipes industrielles, opérateurs), celle-ci dispose pour la première fois d’une infrastructure GNSS qui délivre de façon permanente et selon les standards internationaux de l’aviation civile, un service de navigation par satellites sur une grande partie de l’Europe.

Pour tous les acteurs du secteur spatial, il est très satisfaisant de voir un programme issu des activités de recherche et développement quitter la sphère des agences spatiales pour entrer dans le monde des services destinés à une vaste communauté d’utilisateurs. Après les télé-communications, la météorologie, l’océanographie, la recherche et le sauvetage, l’observa-tion de la terre, une nouvelle filière spatiale opérationnelle émerge illustrant l’apport unique et essentiel de l’espace aux citoyens.

Le succès d’un développement est une étape très importante vers le succès d’un programme. Pour en faire un succès total, il s’agit maintenant d’assurer que les utilisateurs dans tous les domaines sont en mesure d’accéder aisément aux services et d’en faciliter l’utilisation et bien sûr que la qualité de service est garantie et pérennisée.

Cette brochure est destinée à guider l’utilisateur vers le système et à fournir les informations techniques essentielles permettant aux utilisateurs et aux développeurs d’application de tirer le plus grand bénéfice d’EGNOS.

Le CNES, l’Agence spatiale européenne et la Commission européenne sont fiers d’avoir contri-bué au développement du système EGNOS, remercient tous les acteurs publics et industriels pour leur contribution et leur soutien au programme, souhaitent le plein succès à la phase d’ex-ploitation opérationnelle EGNOS et espèrent que cette brochure permettra aux utilisateurs de tous horizons de faire d’EGNOS leur outil dans de multiples secteurs d’application.

Yannick d’EscathaPrésident

Centre National d’Etudes Spatiales

Matthias RueteDirecteur Général

DG Energie et TransportsCommission européenne

Jean-Jacques DordainDirecteur Général

Agence spatiale européenne

LIMITE DE RESPONSABILITE

Le présent document constitue un guide d’information à l’usage des développeurs d’applica-tions du système européen de navigation par satellite EGNOS. Il ne constitue en aucun cas un manuel certifié par les concepteurs, les développeurs du système EGNOS, ou par des autorités légales et règlementaires.

Les informations qu’il contient ne se substituent pas aux documents officiels liés à EGNOS et doivent être considérés comme des éléments d’information fournies «tels quels et en l’état», sans garantie d’aucune sorte, explicite ou implicite, notamment quant à leur précision, leur fiabilité, leur exhaustivité, leur adéquation ou leur adaptation à un usage déterminé ou aux besoins exprimés par les utilisateurs du présent guide. Ils n’impliquent aucun engagement de la part du CNES, de l’ESA ni de la Commission européenne.

Le guide EGNOS n’exonère en aucune façon les utilisateurs de leur obligation de prudence quant à son application et à l’interprétation qu’ils seraient amenés à en faire dans le cadre de leurs activités, quelles qu’elles soient. En conséquence, son utilisation et sa mise en œuvre s’effectue sous la responsabilité exclusive de ses utilisateurs, le CNES, l’ESA ni la Commission européenne ne pouvant en aucun cas être tenu pour responsable des dommages de quelque nature qu’ils soient causés à l’occasion de la mise en œuvre, de l’utilisation ou de l’interpréta-tion des informations contenues dans le guide EGNOS.

Par ailleurs, le CNES, l’ESA et la Commission européenne pourront, dans la mesure où ils le jugeront utile, procéder à toutes modifications du présent guide, notamment consécutives à d’éventuelles évolutions futures du système EGNOS.

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0 INTRODUCTION

Le système européen de navigation EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) est un complément du système américain GPS. Il se compose de plusieurs charges utiles de navigation installées sur des satellites en orbite géostationnaire et d’un réseau terrestre comprenant un ensemble de stations de positionnement et plusieurs centres de contrôle.

Le système EGNOS est opérationnel depuis le 1er octobre 2009 pour des applications non sensibles ne pouvant mettre en danger la vie humaine. Le service Sécurité de la Vie (Safety-of-Life / SoL), qui permet le guidage des aéronefs durant les phases d’approche, a été ouvert le 2 mars 2011. La plupart des récepteurs GPS du marché grand public actuel reçoivent et utili-sent les signaux EGNOS, permettant ainsi la mise en oeuvre de multiples applications ou divers types d’expérimentations.

Le principe de ce guide est de fournir des informations pratiques sur EGNOS aux utilisateurs (PME, laboratoires scientifiques, développeurs d’applications, etc.) non spécialistes de ce système, plus particulièrement en dehors de la communauté aéronautique impliquée dès la première heure dans le développement d’EGNOS et bien au fait des usages associés. Il s’agit de répondre en particulier à des questions de type « Que peut apporter EGNOS à mon applica-tion ? », « Comment en pratique utiliser les signaux et les messages EGNOS?», etc.

Après l’identification des points de contact permettant de connaître les dernières informations à jour concernant EGNOS, et notamment ses évolutions, sont fournis des conseils pour choisir un récepteur permettant d’en exploiter les fonctionnalités.

Quelques exemples concrets d’applications sont enfin abordés pour permettre d’en illustrer l’utilisation.

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1 POURQUOI EGNOS ?

1.1 LES SYSTEMES DE NAVIGATION PAR SATELLITES DE TRANSIT A GALILEO

L’URSS était loin d’imaginer en lançant le satellite Spoutnik en 1957 qu’elle donnerait aux USA l’idée du GPS. En effet, le Département de la Défense (DOD) américain s’est aperçu qu’à partir des mesures de l’effet doppler des signaux émis par Spoutnik, on pouvait se localiser sur terre pour peu que l’on connaisse les paramètres orbitaux du satellite.

Fort de cette découverte, les USA initient, en 1958, le premier programme de navigation par satellite TRANSIT. Ce système opérationnel en 1964 utilisait l’effet doppler et permettait de se positionner avec une précision de 200 à 500 mètres, mais avait plusieurs inconvénients : avec seulement 6 satellites, le positionnement n’était pas possible n’importe où sur le globe terrestre 24 heures sur 24, dans certains cas il fallait jusqu’à 24 heures pour obtenir une position. Pour pallier ces inconvénients, les militaires américains se mettent à réfléchir à un système plus efficace qui permettrait de connaître sa position, sa vitesse et le temps de manière très précise, 24h sur 24h et ce, en tous points du globe. Ces recherches donnèrent naissance au système GPS actuel de son véritable nom NAVSTAR GPS (acronyme de NAVigation System with Time And Ranging Global Positioning System). Le premier satellite GPS prototype fut lancé en 1978 et le système fut déclaré opérationnel en 1995 avec 24 satellites en orbite. Le GPS offrait deux services, le premier appelé « service précis » accessible aux seules forces armées américaines (et à leurs alliés) et le second appelé « service standard ou service ouvert » aux performances dégradées accessible à tous utilisateurs civils sans restriction.

Le GPS aujourd’hui est toujours opérationnel avec environ 30 satellites en orbite en 2011. Une nouvelle génération de satellites est en cours de définition (block III) en vue d’améliorer encore les performances du système.

Dans les années 80, durant la guerre froide, les militaires russes, conscients de l’enjeu stra-tégique que pouvait représenter la maîtrise d’un système de navigation par satellite répliquent au système GPS avec le programme GLONASS (GLobal’naya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema). Ce système avait des objectifs et des performances similaires au GPS en offrant un moyen de se positionner précisément partout sur la planète. GLONASS est déclaré opéra-tionnel en 1996. Mais après des hauts et des bas dus à de nombreux problèmes techniques et au manque d’argent au sortir de la guerre froide le système GLONASS végète sans pouvoir offrir une réelle disponibilité, avec jusqu’à seulement 6 satellites opérationnels. En 2002, la Fédération de Russie décide de relancer le programme et étudie une nouvelle génération de satellites avec pour objectif que le système soit complètement opérationnel en 2015. En 2011, le système GLONASS est proche de sa configuration nominale.

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L’Europe, consciente de l’importance stratégique que revêt pour son économie et son indépen-dance les systèmes de positionnement par satellite, décide à son tour de réaliser un système de navigation par satellite, sous contrôle civil dont les premières études sont lancées dès 1994. Ce système, appelé Galileo, offrira plusieurs services compatibles et directement interopérables avec le service ouvert GPS. Les premiers satellites expérimentaux GIOVE-A et GIOVE-B ont été lancés en 2005 et 2008, suivis en octobre 2011 des deux premiers satellites de la phase IOV.

Enfin la Chine avec BEIDOU a initié la mise en œuvre d’un système de navigation par satellites régional, pour lequel les premiers satellites furent lancés en 2000. L’extension de ce système régional en système global appelé COMPASS est en cours depuis 2010.

En permettant aux possesseurs de récepteurs GPS de connaître leur position à quelques mètres près, leur vitesse à quelques cm/s près, et le temps à quelques centièmes de micro-seconde près, 24H sur 24h sur l’ensemble du globe, le GPS a révolutionné le monde de la navigation et a ouvert la voie à de nouvelles applications liées à la navigation, à la localisation et à la datation.

Aujourd’hui l’utilisation de systèmes de navigation par satellite (regroupés sous le vocable GNSS comme Global Navigation Satellite System) est devenue incontournable pour une multi-tude d’applications qu’elles soient stratégiques, professionnelles ou qu’elles concernent les loisirs.

On peut constater que le système GPS est en 2011 le seul système de navigation satellitaire global entièrement opérationnel.

1.2 GPS : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT, PERFORMANCES ET LIMITATIONS

Ce chapitre donne quelques indications sur les principes de fonctionnement, les performances et les limitations du système GPS. Se référer à l’‎Annexe 3 pour plus d’information sur le GPS.

1.2.1 Principe de fonctionnement

Le principe de base du positionnement par satellite est l’utilisation des mesures de distances à un instant T entre un récepteur et plusieurs satellites dont les positions dans l’espace sont connues avec précision.

Pseudo distances

Les satellites émettent des ondes électromagnétiques qui se propagent dans le vide à la vitesse de la lumière. On peut alors calculer la distance qui sépare le satellite du récepteur en connaissant le temps que l’onde a mis pour parvenir du satellite au récepteur grâce à la formule suivante : d = c*t où d est la distance, c la vitesse de la lumière et t le temps mis par l’onde pour arriver du satellite au récepteur.

1 Pourquoi EGNOS ?

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Pour estimer le temps de trajet des signaux entre un satellite donné et le récepteur, celui-ci compare un code unique lié au signal de navigation du satellite et une copie de ce code générée par le récepteur lui-même, le décalage entre les codes correspondant au temps de trajet ce qui permet de calculer la distance. Cette distance est appelée pseudo distance ou pseudo mesure (pseudo-range en anglais). Le terme pseudo signifie que cette distance ne correspond pas à la distance géométrique entre le satellite et le récepteur en raison du biais entre la référence de temps du système GPS et celle du récepteur (cf. ci-après).

A partir de trois mesures de distance sur trois satellites différents il est théoriquement possible de déterminer la position du récepteur si et seulement si l’horloge du récepteur est parfaitement synchronisée avec celles des satellites.

Malheureusement, si l’ensemble des satellites est équipé d’horloges atomiques parfaitement synchronisées entre elles, ce n’est pas le cas des récepteurs qui, pour des raisons de coût et de compacité, sont équipés d’horloges internes qui ne sont pas synchronisés avec les horloges satellites et dont la stabilité est très mauvaise comparativement à celles des satellites.

Le tableau ci-dessous illustre les performances de stabilité de différents types d’horloge ou oscillateurs :

Ordre de grandeur de l’écart journalier

Équivalent en terme de précision de distance

Montre à quartz Une seconde 300 000 km

Oscillateur à quartz contrôlé en température (type récepteur GPS)

10 millisecondes 3 000 km

Oscillateur à quartz thermostaté 0.1 milliseconde (10-4s) 30 km

Oscillateur Ultra StableQuelques microsecondes (10-6s)

300 m

Horloge atomique (type satellites GPS ou Galileo)

Dix nanosecondes (10-8s) 3 m

Horloge atomique du projet scientifique ACES/PHARAO

Dix picosecondes (10-11s) 3 mm

Sachant qu’une différence d’1 milliseconde entre horloge satellite et horloge récepteur peut engendrer une erreur de positionnement de 300 km, il est nécessaire de compenser ce biais d’horloge. C’est pourquoi on utilise la mesure de distance à un quatrième satellite pour calculer ce biais.

En résumé cela revient à résoudre le système de quatre équations à quatre inconnues suivant :

PRi = ( ) ( ) ( ) uuiuiui bcZZYYXX ⋅+−+−+− 222 pour i = 1 à 4

Où Xi, Yi, Zi représentent les coordonnées des positions de chacun des quatre satellites,PRi représente les pseudo distances mesurées pour chacun des quatre satellites,bu est le biais d’horloge entre le récepteur et les satellites,c vitesse de la lumière Xu, Yu et Zu représentent les coordonnées à calculer de la position du récepteur.

1 Pourquoi EGNOS ?

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Les positions et les horloges des satellites

Chaque satellite envoie en permanence au travers d’un message de navigation des informa-tions qui permettent de connaître avec précision sa position dans l’espace à un temps T, ce sont les almanachs et les éphémérides.

Les almanachs sont constitués de paramètres qui permettent d’estimer à moyen terme la position de l’ensemble des satellites en fonction du temps. Ils sont utilisés pendant la phase d’acquisition pour identifier les satellites en visibilité.

Les éphémérides sont constituées d’un ensemble de paramètres décrivant de manière très précise l’orbite d’un satellite en fonction du temps, permettant ainsi de calculer la position du satellite à un instant t avec une précision de l’ordre de 1 mètre.

Le message de navigation comprend en outre des données qui permettent de corriger certaines erreurs telles que des corrections d’horloge pour les satellites.

Le calcul de la position par le récepteur

A partir des pseudo-distances, des paramètres orbitaux des satellites et des corrections d’erreurs, le récepteur peut calculer une position d’une précision de plusieurs mètres le plus souvent exprimée en longitude, latitude et altitude dans le repère géodésique WGS84 (World Geodetic System 1984).

Les sources d’erreur et leurs impacts sur la position

Différentes erreurs perturbent les mesures de pseudo-distances. On ne peut connaître exactement ces erreurs mais il est possible de caractériser leurs distributions au sens statistique. Ainsi, les erreurs affectant le système GPS suivent des distributions qui se rapprochent fortement des distributions gaussiennes. La particularité de ces distributions est que 95% de la population se situe dans l’intervalle [-2σ ; 2σ], où σ représente l’écart type de la distribution autour de la moyenne. Dans la pratique, on exprime donc souvent les erreurs E sur les mesures de pseudo-distances à 2 σ ce qui signifie que la probabilité que l’erreur réelle soit inférieure à E est de 95%. La notion d’erreur renvoyant directement à la précision, et chacune des composantes d’erreur contribuant au calcul de la position ou du temps, la précision de positionnement est également exprimée à 95%.

Pour une description des différents types d’erreur le lecteur peut se reporter à l’Annexe 3. Celle-ci fournit les valeurs des principales erreurs GPS.

A partir des différentes composantes d’erreurs, on détermine un estimateur appelé UERE (User Equivalent Range Error) qui donne la précision de la mesure de pseudo-distance entre l’utilisateur et chaque satellite.

1 Pourquoi EGNOS ?

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1.2.2 Performances

Les performances d’un système de navigation par satellite sont exprimées selon quatre

critères : précision, intégrité, continuité et disponibilité.

• La précision correspond à l’écart entre la valeur mesurée et la valeur réelle de la position,

de la vitesse ou du temps.

• L’intégrité renvoie à la notion de confiance que l’utilisateur peut avoir dans le calcul de posi-

tion. L’intégrité comprend la capacité d’un système à fournir des seuils de confiance ainsi que

des alarmes en cas d’anomalies.

• La continuité définit la capacité d’un système à accomplir sa fonction sans interruption

pendant l’opération prévue par l’utilisateur (par exemple phase d’atterrissage d’un avion). La

continuité est la probabilité pour qu’à partir du moment où les critères de précision et d’inté-

grité sont remplis au début d’une opération, ils le restent pendant la durée de l’opération.

• La disponibilité est le pourcentage du temps où, sur une certaine zone géographique, les

critères de précision, d’intégrité et de continuité sont remplis.

Note : La notion d’Intégrité est également utilisée en informatique mais elle se réfère à une

notion différente (en informatique, elle est définie comme la propriété d’une donnée numérique

n’ayant subie aucune altération, pendant son stockage ou pendant un transfert).

1.2.3 Limitations

1.2.3.1 Précision

La précision du système GPS n’a cessé de s’améliorer au cours des dernières années. Toute-

fois, la précision que l’on peut attendre aujourd’hui reste de l’ordre de plusieurs mètres, ce qui

peut se révéler insuffisant pour certaines applications. En particulier, le positionnement vertical

constitue la principale limitation en termes de précision.

Les spécifications de précision du système GPS fournies par le DoD américain (Cf. [DR1]) sont

fournies dans le tableau suivant (décliné en service de positionnement horizontal, vertical et de

datation).

1 Pourquoi EGNOS ?

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Spécifications GPSPerformances

réelles attendues

Service horizontalPrécision ≤ 17 mètres (95 %), disponible 99% du temps ou mieux

7.1 m

Service verticalPrécision ≤ 37 mètres (95 %), disponible 99% du temps ou mieux

13.2 m

Service temporel Précision ≤ 40 ns (95 %) 12 ns

Voir également les éléments donnés en annexe.

1.2.3.2 Intégrité

Aujourd’hui le système GPS ne permet pas de garantir la position pour certaines applications demandeuses, comme notamment les approches d’aéroport par les aéronefs. En particulier :

• La probabilité de perte d’intégrité d’un satellite GPS est très largement supérieure à ce qui est exigé pour la fonction de navigation d’un aéronef ;

• En cas de panne ou de dysfonctionnement du système (dérive d’une horloge, diffusion de données erronées, etc.), la mesure de pseudo-distance peut être biaisée de quelques mètres à plusieurs kilomètres. En raison de l’architecture du système, en particulier du nombre limité de stations sol de télécommande du GPS, ces erreurs peuvent impacter l’utilisateur pendant plusieurs heures (6 heures au maximum).

Les erreurs ou les pannes du système GPS peuvent ainsi avoir de graves répercussions sur la sécurité des utilisateurs si elles ne sont pas détectées à temps et restreignent le champ des applications possibles. Elles rendent en particulier le système inadéquat pour les applications à caractère critique (Aviation Civile), réglementaire ou juridique (datation de transactions, factu-rations automatiques).

Pour pallier ces limitations du GPS en matière d’intégrité, des systèmes d’augmentation ont donc été conçus.

1.3 LES SYSTEMES D’AUGMENTATIONS

La facilité d’emploi et la disponibilité 24H sur 24H en tout point du globe du GPS alliées à des performances intrinsèques inégalées, ont poussé de nombreux utilisateurs à vouloir utiliser le GPS pour des applications particulières pour lesquelles il n’avait pas été conçu au départ.

1 Pourquoi EGNOS ?

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Parmi ces applications on peut citer celles pour lesquelles un haut niveau d’intégrité est requis (systèmes d’atterrissage, systèmes de contrôle/commande des trains, etc) ou celles pour lesquelles des précisions métriques voire sub-métriques sont nécessaires (géodésie, accos-tage des navires, etc.).

Pour répondre à la demande de ces utilisateurs il a été nécessaire de mettre en œuvre des systèmes complémentaires au GPS qui permettaient d’en pallier certaines insuffisances ou d’en améliorer les performances tout en permettant de continuer à bénéficier de l’avancée technologique et opérationnelle qu’apportait le GPS.

Ces systèmes complémentaires appelés systèmes d’augmentation, soit sont constitués d’in-frastructures terrestres ou spatiales, soit mettent en œuvre des techniques particulières au niveau du récepteur.

1.3.1 Les systèmes d’augmentation terrestres

1.3.1.1 Le DGPS (Differential GPS)

Le DGPS ou GPS différentiel est une méthode de positionnement temps réel qui permet grâce à une station de référence fixe de transmettre aux utilisateurs dans la zone de couverture des informations qui vont permettre au récepteur de corriger certaines erreurs sur les pseudos distances des satellites. L’ensemble des types d’erreurs peut être traité à l’exception des erreurs locales propres au récepteur utilisateur (multi trajets inhérents à l’environnement du récepteur, bruit de mesure).

La précision obtenue dépend directement de la distance entre la station de référence et l’utili-sateur, et se dégrade fortement au-delà de 100 à 150 km.

Chaque station calcule en permanence sa position GPS, la compare avec sa position réelle et en déduit des paramètres de correction applicables appelés corrections différentielles qu’elle transmet par voie hertzienne terrestre aux récepteurs situés dans la zone de couverture.

Outre l’infrastructure sol, l’utilisation de ce système nécessite que les utilisateurs soient équipés d’un système de liaison de données apte à recevoir les messages émis par les stations de référence.

Un débit de 100 bits/s et une fréquence de rafraîchissement de 10s sont généralement suffisants pour la majorité des applications.

Dans le cas de DGPS pour des applications maritimes, la norme RTCM SC-104 est habituellement utilisée pour transmettre les corrections différentielles qui permettent d’obtenir une précision métrique avec un récepteur mono-fréquence.

1 Pourquoi EGNOS ?

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En fonction des applications, les stations de références peuvent être indépendantes ou en réseau. De même elles peuvent être fixes ou déplaçables.

1.3.1.2 Le GBAS (Ground Based Augmentation System)

Le GBAS est un système d’augmentation locale du GNSS standardisé par l’OACI (Organisation de l’Aviation Civile Internationale) pour des opérations d’approche de précision et d’atterrissage, avec un haut niveau d’intégrité. Son principe est proche du DGPS.

Le GBAS est composé d’un sous système sol de deux à quatre récepteurs GNSS de référence et d’un sous système bord. A partir des données des récepteurs de référence, le sous-système sol calcule des corrections sur les pseudo-distances pour tous les satellites visibles. Le sous système sol surveille également la qualité des informations transmises au sous système bord en réalisant de nombreux tests sur les corrections différentielles et les pseudo distances.

Ces corrections sont transmises à l’aéronef par VHF grâce au système VDB (VHF Data Broadcast). Un système GBAS fournit ses services à l’ensemble des avions présents dans sa zone de couverture jusqu’à 20 Miles Nautiques au minimum.

Le GBAS est conçu pour répondre aux problématiques des opérations les plus contraignantes (approche de précision tout temps). La communauté aviation civile travaille actuellement sur la standardisation du GBAS pour les approches de précision en catégorie II et III, qui devrait être opérationnel à partir de 2015-2020.

1 Pourquoi EGNOS ?

MOBILE STATION

GPSDATA LINK

PSEUDO RANGECORRECTIONS

DATA LINK

GPS

GPS SATELLITE

CORRECTIONS PROCESSOR

REFERENCE STATION

FIGURE 1 : Principe de fonctionnement du DGPS

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1.3.1.3 Autres systèmes d’augmentation terrestres

RTK (Real-Time Kinematic)

Cette technique est basée sur un principe similaire au DGPS avec une station de référence et un moyen de communication entre le récepteur et la station, mais ce ne sont plus des correc-tions qui sont transmises mais des données brutes. Ces données brutes permettent alors à des récepteurs spécialisés de calculer le temps de trajet satellite – récepteur en se basant sur la phase de l’onde reçue et non plus sur la séquence du code.

Cette méthode qui nécessite des récepteurs plus complexes permet d’atteindre des précisions de l’ordre de 3 à 5 cm, sous réserve d’être dans distance de 100 km maximum par rapport à la station de référence. Elle requiert de plus un temps d’initialisation important et des récepteurs bi-fréquences.

Une variante de cette méthode appelée RTK interpolé, permet d’atteindre des précisions encore meilleures en utilisant un réseau de stations de référence plus dense (notamment en France : les réseaux Teria, Orphéon et Sat-Info). Dans ce cas, les erreurs affectant la mesure du récepteur sont interpolées à partir de mesures faites par les stations entourant l’utilisateur.

Positionnement Précis (PPP pour Precise Point Positioning)

La méthode du Positionnement Ponctuel Précis (PPP) est une approche différente qui utilise les observations non différenciées des codes et de phase d’un récepteur bi-fréquence. Cette méthode est surtout utilisée en temps différé car elle impose de recevoir des données de corrections. Avec ces données d’orbites précises et de corrections d’horloge, le PPP permet de calculer une position (statique ou cinématique) absolue très fine, du niveau déci-métrique voire centimétrique en cinématique avec les produits IGS précis, disponibles avec 3 semaine de délai. À la différence du RTK, les erreurs communes (effet des marées terrestres ou de la charge océanique par exemple) ne sont pas éliminées. Le fait d’obtenir une position absolue (et non relative à une station de référence) et très précise permet d’observer des phénomènes comme les marées terrestres ou la déformation crustale sous l’influence de la charge océanique. Plusieurs fournisseurs de service commericaux (Omnistar, Starfire, Veripos, etc.), référencés en tant que GSBAS (Global Satellite Based Augmentation System) présentent des offres commerciales concernant des données de correction en temps réel, diffusées par satellites géostationnaires, élaborées grâce à un réseau mondial de stations de réception. Les précisions annoncées optimales sont décimétriques.

1.3.2 Les techniques au niveau du récepteur : le RAIM

Le concept RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring) est une technique algorithmique d’amélioration de l’intégrité basée sur l’utilisation de la redondance des pseudo distances GNSS disponibles au niveau du récepteur qui permet la comparaison entre les positions établies par différents groupes de quatre satellites en portée visuelle.

1 Pourquoi EGNOS ?

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Le RAIM peut fonctionner sous deux formes. La première consiste à détecter un satellite en défaut (Fault Detection – FD) tandis que la seconde détecte puis exclut le satellite défectueux de la solution de positionnement calculée par le récepteur, ce qui peut permettre à l’utilisateur de continuer son opération ou sa mission (Fault Detection and Exclusion – FDE).

Certains algorithmes RAIM peuvent également utiliser les informations de vitesse et d’accé-lération fournies par des capteurs de la plateforme (ex : accéléromètres, altimètre, odomètre, capteurs de vitesse, etc.) améliorant ainsi leurs performances.

Le RAIM est généralement utilisé sur les récepteurs GPS des avions commerciaux pour une surveillance autonome des signaux GPS.

Une variante du principe utilisé pour les algorithmes RAIM est l’AAIM (Aicraft Autonomous Integrity Monitoring) employé dans le domaine de l’aviation, mais applicable à d’autres modes de transport. L’AAIM utilise les données provenant du couplage avec une centrale inertielle (INS) et tire profit des complémentarités entre l’INS et le GPS. En effet, l’INS possède une stabilité à court terme de ses erreurs. En contrepartie, la dérive inertielle augmente avec le temps tandis que les erreurs GNSS sont bornées temporellement. Le GNSS et l’INS sont ainsi très complémentaires, le GNSS recalant l’INS et celui-ci détectant les anomalies court terme du GNSS.

Le RAIM et l’AAIM sont aussi connus sous le vocable ABAS (Aircraft Based Augmentation System).

1.3.3 Les systèmes d’augmentation spatiaux

Bien avant la mise en service opérationnelle du GPS, des travaux de recherche pour améliorer le signal du GPS au moyen de compléments spatiaux ont vu le jour notamment sous l’impulsion du CNES et de la DGAC dès les années 80, ce furent les prémices d’EGNOS avec notamment l’expérimentation CE-GPS (Complément Européen du GPS).

Mais c’est réellement à partir d’octobre 1994, date à laquelle le gouvernement américain offre à l’aviation civile la possibilité d’utiliser le GPS sans percevoir de charges directes (les russes feront de même avec GLONASS en juin 1996) que des travaux de grande ampleur sont lancés.

A partir de cette date l’OACI (Organisation de l’Aviation Civile Internationale) lance des études sur des systèmes complémentaires permettant de pallier certains inconvénients du GNSS en matière de précision (essentiellement verticale, phénomène qui était alors amplifié par la dégra-dation volontaire appliquée sur le GPS jusqu’en 2000), d’intégrité, de continuité de service et de disponibilité. En effet ni GPS ni GLONASS ne répondent aux exigences opérationnelles de l’OACI pour couvrir les phases de vols les plus critiques (l’atterrissage en particulier). De ces travaux naissent le concept du SBAS (Satellite Based Augmentation System) et les débuts du processus de standardisation mené par l’OACI.

1 Pourquoi EGNOS ?

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Ce concept SBAS repose sur la transmission de corrections différentielles et de messages d’intégrité pour les satellites de navigation qui sont en vue d’un réseau de stations de référence à l’échelle d’un continent. La particularité du SBAS est que la bande de fréquence et la modulation des signaux de la liaison de données sont identiques à celles des signaux GPS. De plus, le signal SBAS est diffusé par des satellites géostationnaires permettant de couvrir de très vastes zones, chaque source d’erreur étant isolée.

Plusieurs nations ont ainsi mis en place leur propre système d’augmentation satellitaire. Ainsi, les Américains avec la composante américaine du SBAS couvrent la zone Etats–Unis continentale (CONUS), c’est le programme WAAS (Wide Area Augmentation System). Les Européens et les Japonais ont fait de même avec EGNOS (European Geostationary Navi-gation Overlay Service) qui couvre l’Europe (zone ECAC) et MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System) qui couvre le Japon. Depuis, l’Inde et la Russie ont lancé leur propre programme SBAS, respectivement nommés GAGAN (GPS And GEO Augmented Navigation) et SDCM (System of Differentional Correction and Monitoring).

Note : L’ ECAC (ou CEAC en Français : Conférence Européenne de l’Aviation Civile) est une organisation composée de 44 Etats Membres qui a pour rôle d’assurer la coopération intergouvernementale sur les questions de transport aérien en Europe.

FIGURE 2 : Pays membres de l’ECAC

1 Pourquoi EGNOS ?

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Tous ces systèmes sont interopérables et respectent les standards du RTCA (MOPS DO229D) en disposant néanmoins de caractéristiques qui leurs sont propres. Le RTCA est un orga-nisme de standardisation des équipements aéronautiques civils. Le MOPS 229D (Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment version D) décrit la mise en oeuvre des services SBAS pour les récepteurs de l’aviation civile. On trouve en annexe du DO229D les spécifications du signal et du message SBAS. Ce document est payant et est disponible via le site Internet du RTCA (http://www.rtca.org). Le RTCA procède à des mises à jour régulières de ces standards.

Les différents systèmes SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN) ont été développés selon ce standard commun et sont donc tous compatibles (ils ne se gênent pas mutuellement) et inte-ropérables : un utilisateur avec un récepteur standard peut bénéficier des mêmes services et performances qu’il soit dans la zone de couverture d’EGNOS ou du WAAS.

Les applications du SBAS

En dehors de l’aviation civile, les systèmes SBAS sont utilisés dans tous les domaines où la précision et l’intégrité sont des paramètres importants. En particulier le SBAS est indispen-sable dans toutes les applications qui mettent en jeu la vie des personnes ou nécessitant une garantie juridique.

Le SBAS permet par exemple d’améliorer et d’étendre le champ d’application du GPS dans les domaines tels que l’agriculture de précision, le guidage des engins agricoles, les applications routières pour la gestion de flotte de véhicule, l’exploration pétrolière pour le positionnement des plateformes en mer ou les applications scientifiques comme la géodésie, etc.

La figure suivante illustre la zone de couverture de ces différents systèmes.

FIGURE 3 : Illustration des zones de couverture des Systèmes SBAS

1 Pourquoi EGNOS ?

MSAS

SDCM

GAGANWAASEGNOS

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1.4 EGNOS

Le système européen de navigation par recouvrement géostationnaire (EGNOS est un complément du système américain GPS qui se compose de plusieur charges utiles de navigation installées sur des satellites en orbite géostationnaire, d’un réseau terrestre comprenant un ensemble de stations de positionnement et de plusieurs centres de contrôle, le tout interconnecté.

EGNOS, qui reste toutefois dépendant du GPS, permet d’offrir dès aujourd’hui des services proches de ceux qu’offrira demain GALILEO,

• En augmentant la précision du positionnement GPS ;

• En fournissant à l’utilisateur des informations sur la fiabilité du GPS en lui faisant parvenir des « messages d’intégrité » qui fournissent des seuils de confiance ainsi que des alarmes en cas d’anomalies ;

• En émettant un signal rattaché au Temps Universel (« Universal Time Coordinated » - UTC).

Le développement d’EGNOS a reposé sur trois acteurs principaux que sont la Communauté Européenne, représentée par la Commission Européenne (CE), l’Agence Spatiale Européenne (ESA) et Eurocontrol (Organisation européenne intergouvernementale pour la Sécurité de la Navigation Aérienne).

L’Agence Spatiale Européenne a assuré la maîtrise d’ouvrage du système pendant la phase de développement, de validation et d’exploitation initiale jusqu’en mars 2009. Eurocontrol a établi les exigences imposées par les usagers de l’aviation civile. La Communauté Européenne contribue à codifier les exigences de l’ensemble des utilisateurs et à valider le système. Elle assure aussi l’établissement d’EGNOS en prenant toutes les mesures appropriées, notamment la location de charges utiles des satellites géostationnaires.

La maîtrise d’oeuvre industrielle a été confiée à Thales Alenia Space (France).

Le financement d’EGNOS jusqu’à la phase d’exploitation a été assuré par l’ESA via son programme Artes 9, par la CE via des budgets communautaire TEN-T et du 5éme et 6éme PCRD et par des prestataires de service de navigation aérienne (AENA (Espagne), DFS (Allemagne), DSNA (France), ENAV (Italie), NATS (Royaume Uni), Skyguide (Suisse), NAV-EP (Portugal)). Ces prestataires de service se sont associés en 2001 pour créer un Groupement d’Intérêt Econo-mique Européen (GIEE), baptisé ESSP (European Satellite Services Provider), lui permettant de devenir l’exploitant d’EGNOS et de coordonner les activités de ses membres assurant les tâches d’opérations et de maintenance du système. Le siège de l’ESSP initialement à Bruxelles a été transféré à Toulouse en 2008 en devenant ESSP SAS, société française de droit privé.

1 Pourquoi EGNOS ?

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1 Pourquoi EGNOS ?

L’ESSP a démarré en 2005 sous contrat de l’ESA la phase d’opération initiale d’EGNOS en vue de sa qualification. La propriété du système a été transférée en avril 2009 à la Commission européenne qui est désormais en charge des contrats d’exploitation et de maintenance du système dont la durée nominale d’exploitation devrait être d’au moins 20 ans. En Juillet 2010, l’ESSP a reçu la certification en tant qu’ANSP (Air Navigation Service Provider), nécessaire à la déclaration du service «Safety of Life» qui a été décerné en Mars 2011 par la Commission Européenne.

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2 EGNOS : QUELS AVANTAGES ?

2.1 LES AVANTAGES

Comme indiqué précédemment, le système EGNOS permet dès aujourd’hui à un utilisateur disposant d’un récepteur GPS compatible EGNOS :

• D’améliorer la précision de sa position d’un facteur deux à trois,

• De disposer d’une information d’intégrité sur la validité des informations transmises par les satellites GPS : il dispose de seuils de confiance vis-à-vis de la position calculée, et il est averti en temps quasi-réel (moins de 6s) en cas de défaut de fiabilité des données,

• De bénéficier d’un rattachement précis et fiable au temps UTC,

• D’améliorer la disponibilité.

FIGURE 4 : Fonctionnalités EGNOS

Note : La fonctionalité permettant d’effectuer des mesures supplémentaires de pseudo-distance sur les satellites géostationnaires n’est à ce jour pas activée.

2.2 COMMENT EN BENEFICIER ?

Pour bénéficier de ces avantages offert par EGNOS, l’utilisateur doit simplement utiliser un récepteur GPS compatible EGNOS. Grâce à la diffusion de signaux compatibles et interopérables avec ceux du GPS (fréquence et modulation identiques au GPS), ces récepteurs sont très peu différents des récepteurs GPS classiques et ne nécessitent pas de moyens de communication vers des stations de référence.

Le signal EGNOS est, comme le signal GPS civil, libre d’accès. La plupart des récepteurs des marchés professionnels et grand public utilisent le signal EGNOS.

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Il est également possible d’accéder aux messages EGNOS à partir d’autres canaux de diffusion disponibles via internet tels SISNeT et EDAS. Ces canaux sont présentés en détail au chapitre 4.

2.3 TERMINOLOGIE DES SERVICES

Dans la littérature officielle, les services offerts par EGNOS sont souvent regroupés en services selon la terminologie suivante :

• On appelle « service ouvert » (OS : Open Service), l’utilisation de l’amélioration de la précision.

• On appelle « service sécurité de la vie » (SoL : Safety of Life), l’utilisation de la fonction d’intégrité. Ce service était à l’origine destiné au monde du transport critique (aviation, maritime, ferroviaire, etc.) mais convient également à d’autres applications comme celles nécessitant une garantie juridique.

• On appelle « service de distribution de données commerciales » (CDDS : Commercial Data Distribution Service) l’utilisation par certains utilisateurs professionnels de données complémentaires. Ce service n’est pas fourni par le signal EGNOS diffusés par les satellites géostationnaires mais par le système EDAS (voir chapitre 4.2).

2.4 QUELLES PERFORMANCES ?

2.4.1 Précision

Un des principaux avantages proposés par EGNOS est l’amélioration de la précision par rapport à une position uniquement calculée à partir du GPS, par la diffusion de corrections différentielles sur les éphémérides GPS, les horloges GPS et la ionosphère.

La précision obtenue est alors de l’ordre de 1 à 3 mètres en horizontal et de 2 à 4 mètres en vertical (2σ, 95%), voir schéma au chapitre 7.1.

Par ailleurs, EGNOS visait également à s’affranchir de la dégradation volontaire du signal GPS civil par la SA (Selective Availability), qui n’est plus mise en œuvre depuis le mois de mai 2000.

2 EGNOS : quels avantages ?

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2.4.2 Intégrité

Les erreurs ou pannes du système GPS, peuvent en fonction de la géométrie des satellites avoir de graves répercussions sur la sécurité des utilisateurs si elles ne sont pas détectées à temps et restreignent de manière significative le champ des applications possibles.

Un autre différentiateur important d’EGNOS se situe au niveau de l’intégrité qu’il propose.

En effet contrairement au GPS pour lequel aucune garantie n’est fournie, EGNOS diffuse un signal d’intégrité fournissant à l’utilisateur la capacité de calcul d’un intervalle de confiance et l’avertissant quand un satellite GPS est défectueux et qu’il ne doit pas être utilisé pour une application mettant en jeu la sécurité. Parmi les données élaborées et transmises par EGNOS figurent ainsi des estimations des erreurs d’orbites et d’horloges des satellites GPS ainsi que celles des erreurs dues à la traversée de l’ionosphère par les signaux GPS. Ces paramètres permettent à l’utilisateur d’évaluer une borne de son erreur de position.

Quatre paramètres caractérisent la notion d’intégrité :

• La limite d’alarme ;

• Le niveau de protection ;

• Le risque d’intégrité ;

• Le délai d’alarme (TTA - Time To Alarm).

Si l’erreur de position dépasse la valeur du niveau de protection, une alarme doit être trans-mise à l’utilisateur. Cette alarme doit être reçue par l’utilisateur dans la limite du délai d’alarme. La probabilité pour qu’une alarme ne soit pas transmise à l’utilisateur dans le délai imparti doit être inférieure au risque d’intégrité.

Les utilisateurs d’un système GNSS désirant obtenir un certain degré d’intégrité doivent exprimer leurs besoins selon ces quatre paramètres pour un certain type d’application.

EGNOS a été spécifié pour permettre d’atteindre les performances d’intégrité suivantes :

Critère Performance

Risque d’intégrité 2x10-7 par 150 secondes

Délai d’Alarme 6 s

Limite d’Alarme Verticale 50 m

Limite d’Alarme Horizontale 40 m


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Le délai d’alarme requis de 6s entre l’instant où le problème impacte l’utilisateur et le moment où l’alarme est disponible chez l’usager représente un élément à la fois majeur et très dimen-sionnant du système EGNOS.

En pratique, l’erreur réelle sur la position n’étant pas connue par l’utilisateur (système statistique), des estimations de ces erreurs appelées niveaux de protection (XPL, X désignant la composante horizontale H ou verticale V) sont comparés aux limites d’alarme. Une procé-dure d’approche aviation civile correspondant à un niveau d’alarme XAL ne sera autorisée que si le niveau de protection XPL est inférieur à XAL.

Voir également en annexe la présentation du diagramme de Stanford qui permet de mesurer la performance d’intégrité à partir d’un récepteur de position connue.

FIGURE 5 : Principe des bornes d’intégrité

EGNOS a ainsi été conçu pour permettre aux utilisateurs de mener des opérations plus critiques, et de leur permettre de disposer de XPL bornant l’erreur réelle avec une probabilité de l’ordre de 10-7.

Les XPL peuvent être calculés à partir de certaines informations fournies par le système EGNOS et de la géométrie des satellites GPS utilisés. (Voir Annexe 7).

EGNOS diffuse des paramètres qui permettent ainsi à l’utilisateur d’évaluer le degré de confiance dans les corrections différentielles et d’estimer une borne de son erreur de position.


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2.4.3 Rattachement au temps UTC

Le système EGNOS utilise un temps système (appelé temps ENT- EGNOS Network Time) lié au temps UTC, notamment grâce à l’installation d’une station sol EGNOS sur le site de l’Observatoire de Paris, lui-même fournissant la référence de temps UTC pour la France.

L’ensemble des corrections différentielles diffusées par EGNOS est référencé par rapport à l’ENT. Ainsi le temps obtenu par l’utilisateur lorsqu’il calcule sa position avec les données EGNOS est lui aussi référencé au temps ENT, et non plus au temps GPS.

En outre, EGNOS diffuse aussi un message spécifique contenant plusieurs paramètres permettant au récepteur d’estimer un temps universel coordonné (UTC). L’utilisateur dispose alors d’un temps précis, fiable et directement rattaché à UTC. Le chapitre 6.4 et l’annexe 8 décrivent comment rattacher le temps ENT au temps UTC.

La précision obtenue par rapport à UTC est inférieure à 50 nanosecondes.

Nota : l’UTC (Temps Universel Coordonné) représente une échelle de temps qui sert de réfé-rence de temps internationale. Il est proche du Temps universel TU, directement lié à la rotation de la Terre et diffère du Temps Atomique International (TAI) par un nombre entier de secondes.

2.4.4 Repère de référence EGNOS

Bien qu’en étant très proches, les corrections EGNOS ne sont pas directement référencées par rapport au référentiel terrestre du GPS (WGS84) mais sont alignées périodiquement sur l’ITRF (International Terrestrial Time Frame) de manière à assurer une cohérence de l’ordre de quelques centimètres. Par conséquent cela signifie que pour la majorité des applications, on peut considérer que les positions fournies par un récepteur EGNOS peuvent être utilisées dans le référentiel WGS84, y compris les bases de données cartographiques GPS.

2.5 COUVERTURE

A la différence du système GPS qui utilise des satellites dédiés évoluant sur des orbites moyennes à environ 20 000 km sur 6 plans différents, le système EGNOS utilise des charges utiles embarquées sur 3 satellites de télécommunications placés en orbite géostationnaire à 36 000 km d’altitude.

Nota : Les orbites géostationnaires sont des orbites géosynchrones (période de révolution identique à celle de la Terre) et situées dans le plan équatorial, de telle sorte qu’un satellite suivant cette orbite paraît toujours immobile par rapport à tout point de la Terre.


28

En 2011, le signal EGNOS est diffusé par trois satellites géostationnaires : deux satellites Inmarsat et le satellite Artemis, positionnés au-dessus de l’Afrique et de l’est de l’Atlantique. Ces trois satellites sont positionnés dans le plan équatorial, à trois longitudes différentes, chacun pouvant diffuser les services d’EGNOS sur l’ensemble de la zone ECAC.

Contrairement aux satellites GPS et GLONASS, ces trois plates-formes spatiales n’emportent pas de générateurs de signaux. Elles sont équipées d’un répéteur qui se contente de relayer le signal traité au sol et envoyé vers l’espace.

De la même manière que pour les satellites GPS, chaque satellite EGNOS se voit attribuer un numéro PRN unique, correspondant à un code pseudo-aléatoire (Pseudo-Random Noise), qui permet son identification par l’utilisateur.

Le standard NMEA, utilisé en sortie de la plupart des récepteurs grand public, attribue à chaque satellite EGNOS un identifiant unique, décrit dans le tableau ci-dessous.

En règle générale, 2 satellites sur les 3 disponibles sont utilisés de manière opérationnelle pour la diffusion du message EGNOS, le 3e étant utilisé à des fins de maintenance, de tests et de validation. Le tableau ci-dessous décrit la situation au moment de la rédaction de ce guide, mais celle-ci est soumise en permanence à modification. Le lecteur est donc invité à consulter le site de l’ESSP ou de l’ESA (voir le chapitre 9 donnant la liste des liens permettant de connaître la situation opérationnelle des satellites EGNOS).

Satellite PRN ID(NMEA) Position

ARTEMIS 124 37 21,5 E

INMARSAT AOR-E 120 33 15,5 W

INMARSAT IOR-W 126 39 25 E

FIGURE 6 : Couverture des satellites EGNOS

Il est à noter que les satellites géostationnaires étant positionnés dans le plan équatorial, ils se trouvent à la verticale d’un utilisateur qui se situe au niveau de l’équateur. Donc plus l’utilisateur remonte vers les pôles (vers les latitudes hautes), plus le satellite baisse vers la ligne d’horizon de l’utilisateur.

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Lorsque le satellite se situe trop bas vers la ligne d’horizon, il n’est plus utilisable. En ce qui concerne EGNOS, au delà de la latitude 75°, ce service devient difficilement utilisable.

Il est parfois nécessaire de calculer l’élévation des satellites géostationnaires EGNOS par rapport à sa position pour savoir s’ils seront visibles dans la zone d’utilisation prévue pour l’application. L’Annexe 4 détaille la méthode de calcul de l’élévation des satellites géostation-naires en fonction de sa position.

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3 L’ARCHITECTURE D’EGNOS

La fourniture des services délivrés par EGNOS nécessite de mener plusieurs étapes :

• Etape 1 : Collecter les mesures et données provenant des satellites GPS.

• Etape 2 : Calculer les corrections différentielles, estimer les erreurs résiduelles et élaborer les messages EGNOS.

• Etape 3 : Transmettre aux utilisateurs, par l’intermédiaire des satellites géostationnaires, les messages EGNOS.

Un processus de vérification de l’intégrité des données est mené en parallèle de ces étapes.

Pour ce faire EGNOS comme le GPS est décomposé en trois segments, un segment spatial qui comprend les charges utiles des trois satellites, un segment sol avec les infrastructures terrestres et un segment utilisateur constitué par l’ensemble des récepteurs.

FIGURE 7 : Infrastructure EGNOS

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3.1 ETAPE 1 : COLLECTER LES MESURES ET DONNEES PROVENANT DES SATELLITES GPS

Le réseau de stations RIMS

Afin de recueillir et d’observer au mieux et à chaque instant les mesures et les données prove-nant des différents satellites GPS visibles et les variations de la ionosphère, un réseau de stations d’observation appelées RIMS (pour Ranging and Integrity Monitoring Stations) a été déployé principalement sur l’Europe.

Les RIMS collectent les données et les transmettent à une cadence de 1 Hertz vers les centres de calcul ou CPF (pour Central Processing Facility) afin qu’elles soient exploitées.

Il existe trois types de RIMS :

• Les RIMS de type A qui fournissent les mesures brutes des satellites EGNOS/GPS visibles. Ces données sont utilisées par les CPF pour le calcul des corrections et l’estimation des seuils de confiance.

• Les RIMS de type B qui fournissent également des mesures brutes des satellites EGNOS/GPS visibles. Ces données sont utilisées par les CPF pour la vérification des messages diffusés et garantir l’intégrité d’EGNOS.

• Les RIMS de type C qui sont dédiées à la détection de pannes spécifiques appelées « Evil Waveform » (forme d’onde dégradée du signal de navigation due à une panne à bord du satellite GPS).

EGNOS est composé d’une quarantaine de stations RIMS principalement réparties à l’intérieur et autour de sa zone de service.

Quelques RIMS sont également situées au Canada, en Guyane et en Afrique du Sud afin d’améliorer la fonction d’orbitographie.

3 L’architecture d’EGNOS

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FIGURE 8 : Illustration des sites EGNOS (Source ESSP) en Avril 2011

3.2 ETAPE 2 : CALCULER LES CORRECTIONS DIFFERENTIELLES ET ESTIMER LES ERREURS RESIDUELLES

La consolidation des données et le calcul des corrections : les CPF et les MCC

Les données recueillies par les RIMS sont traitées par les CPF (Central Processing Facility) qui estiment les corrections différentielles et les informations d’intégrité et élaborent les messages EGNOS.


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FIGURE 9 : Schéma de principe du CPF

Pour des raisons de redondance et de maintenance, il existe cinq CPF identiques répartis sur 4 sites appelés MCC (Mission Control Center) : deux à Langen (Allemagne), un à Torrejon (Espagne), un à Swanwick (Royaume -Uni) et un à Ciampino (Italie).

3.3 ETAPE 3 : TRANSMETTRE AUX UTILISATEURS, PAR L’INTERMEDIAIRE DES SATELLITES, LES MESSAGES EGNOS.

Le chargement à bord des satellites : les NLES

Les stations NLES (Navigation Land Earth Station) reçoivent les messages EGNOS du CPF et les transmettent aux satellites Géostationnaires pour diffusion aux utilisateurs en assurant la synchronisation avec les signaux GPS. Deux NLES (une active et une en redondance chaude) sont déployées pour chaque satellite géostationnaire (il existe donc six NLES).

La distribution des données aux utilisateurs : les satellites Géostationnaires

Les messages EGNOS reçus par les trois satellites géostationnaires sont directement diffusés aux utilisateurs. Toutefois, les séquences de messages sont différentes entre les 3 satellites.


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4 LES AUTRES MOYENS D’ACCEDER A EGNOS

4.1 SISNET (SIGNAL IN SPACE THROUGH THE INTERNET)

SISNeT est un service proposé par l’Agence Spatiale Européenne (ASE), disponible sur

Internet, permettant d’accéder en temps réel aux corrections différentielles et aux informations

d’intégrité d’EGNOS. Le service est gratuit mais nécessite de s’enregistrer auprès de l’Agence

Spatiale Européenne (http://www.egnos-pro.esa.int/sisnet/uas.html).

En règle générale ce service est utilisé via des connexions mobiles à Internet (GSM, GPRS,

etc). Les messages envoyés sont ceux d’EGNOS.

Ce service permet donc de :

• Recevoir les messages EGNOS sans que le récepteur ne dispose de la fonction « EGNOS ».

En revanche il doit être en mesure d’utiliser ces informations transmises par SISNeT,

c’est-à-dire d’intégrer les corrections différentielles et les informations d’intégrité.

• Assurer l’accès à l’information EGNOS dans des zones où les satellites géostationnaires

sont masqués.

Attention : ce système n’est disponible que si un moyen de communication permettant l’accès

à Internet est couplé au récepteur.

En termes de couverture, les opérateurs de téléphonie mobile offrent tous un accès à Internet

en Europe. Ainsi, le service SISNeT est accessible pratiquement partout en Europe.

À cela s’ajoute le nombre croissant des points d’accès WiFi dans les villes.

SISNeT est opérationnel depuis Mai 2006.

Pour plus d’informations, http://www.egnos-pro.esa.int/sisnet

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4.2 EDAS (EGNOS DATA ACCESS SYSTEM)

La Commission Européenne a mis en place un système de mise à disposition des données fournies par EGNOS : EDAS. Ce système permet un accès par voie terrestre aux données issues de l’infrastructure EGNOS. Les principales classes de données accessibles sont les suivantes:

- Données brutes GPS, GLONASS et EGNOS GEO collectées par le réseau de stations RIMS,

- Messages d’augmentation EGNOS, tels que normalement reçus par un utilisateur via les satellites géostationnaires EGNOS

- Coordonnées des centres de phase des antennes RIMS.

Le détail de ces informations et les moyens d’y accéder sont décrits sur le site Web de la GSA, sur la page :

http://www.gsa.europa.eu/go/egnos/edas

4 Les autres moyens d’accéder à EGNOS

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5 LES MESSAGES EGNOS

5.1 TAILLE ET DEBIT

Le système EGNOS diffuse ses messages sur la bande L1 (1575.42 MHz) à un débit de 250 bits par seconde. Il utilise la même modulation que celle du GPS, mais avec un débit 5 fois plus élevé. Chacun des messages transmis a une taille de 250 bits ce qui permet de transmettre un message par seconde.

5.2 LES TYPES DE MESSAGE

Plusieurs types de messages peuvent être diffusés par le système, la liste des différents types de messages actuellement standardisés est donnée ci-après.

FIGURE 10 : Liste des Messages EGNOS

5.3 STRUCTURE TYPE DES MESSAGES

Tous les types de messages EGNOS sont décomposables selon la structure suivante :

• Les 8 premiers bits de chaque message de 250 bits correspondent à une partie du préam-bule. Le préambule est un mot unique de 24 bits (01010011 10011010 11000110), réparti sur trois messages successifs qui permet de synchroniser le début des données (pendant la phase d’acquisition).

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• Les 6 bits suivants fournissent l’indication du type de message (de 0 à 63)

• Les 212 bits suivants correspondent aux données du message – spécifiques selon le type de message (cf chap. 6)

• Les 24 derniers bits correspondent aux bits de parité , permettant de s’assurer que les données n’ont pas été corrompues pendant la transmission (pas d’erreur de bit).

DIRECTION DU FLUX DE DONNEES A PARTIR DU SATELLITE; BIT LE PLUS SIGNIFICATIF TRANSMIS EN PREMIER

250 BITS - 1 SECONDE

CHAMP DE 212-BITS

IDENTIFIANT DU TYPE DE MESSAGE SUR 6 BITSPREAMBULE DE 8 BITS SUR 24 AU TOTAL DANS 3 BLOCS CONTIGUS

PARITE SUR 24 BITS

FIGURE 11 : Structure Type des Messages

5.4 LA PERIODE DE VALIDITE DES MESSAGES

Le système EGNOS est conçu pour fournir aux utilisateurs des paramètres d’intégrité et des corrections différentielles les plus à jour possibles.

Cependant EGNOS prévoit la possibilité qu’un utilisateur puisse ne pas recevoir tous les messages, à cause par exemple d’un bit erroné. Dans ce cas afin de garantir les performances du système, certains utilisateurs doivent appliquer des modèles de dégradation aux informa-tions fournies (par exemple les aéronefs en phase d’approche de précision).

FIGURE 12 : Principe de validité des messages

5 Les messages EGNOS

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Périodes de rafraîchissement et de validité :

A chaque type de message diffusé est donc associée une durée de rafraîchissement maximale que doit respecter le système dans le signal transmis. Est également définie une période de validité qui doit être appliquée par l’utilisateur et qui peut dépendre de l’application. Ces durées et périodes sont fournies dans le tableau ci-dessous.

Types Donnéescontenues

Durée derafraichissement

(s)

Période de validité

En Route,Terminal, NPA

PrecisionApproach

0 Don’t use for safety applications 6 60 60

1 PRN mask 120 note 2 600 600

2 à 6, 24 UDREI 6 18 12

2 à 5, 24 Fast Corrections Variable note 1 Variable note 1 Variable note 1

24, 25 Long Term Corrections 120 360 240

9 GEO Navigation Data 120 360 240

7 Fast Correction Degradation 120 360 240

10 Degradation Parameters 120 360 240

18 Ionospheric Grid Mask 300 note 2 1200 1200

26 Ionospheric Corrections 300 600 600

12 UTC Timing Data 300 86400 86400

17 Almanac Data 300 None None

27 Service Level 300 (si utilisé) 86400 86400

Note 1 : La valeur dépend du facteur de dégradation des corrections rapides (se référer à la section 2.1.1.4.9 du MOPS [DR2]).

Note 2 : Lorsque les masques sont modifiés (Cf § 6.1 et 6.2), le message Type 1 ou 18 doit être répété plusieurs fois avant que le nouveau masque puisse être utilisé. Cela permet de s’assurer que tous les utilisateurs ont reçu le nouveau masque avant qu’il ne soit appliqué.

En outre le système EGNOS surveille également en permanence la pertinence des valeurs diffusées pendant toute leur période de validité.

Le séquencement des différents types de messages diffusés tient compte des contraintes sur les période de validité et des durées de rafraîchissement de chacun des messages. Ce séquen-cement n’est pas prédictible (réaction des algorithmes du système à l’environnement interne et externe) et diffère d’un satellite géostationnaire à un autre.


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Modèles de dégradation

Pour certaines corrections, l’utilisateur doit appliquer des modèles de dégradation entre deux rafraîchissements et pendant la période de validité.

Les facteurs de dégradation sont fournis par le type de message 10 pour les corrections lentes et ionosphériques et par le type de message 7 pour les corrections rapides (en particulier pour la dégradation de l’UDRE). Pour plus d’informations, se référer à la section A.4.5 du MOPS [DR2]).

5.5 CAS PARTICULIER DES MESSAGES DE TYPE 0 ET DE TYPE 0/2

5.5.1 A quoi servent-ils ?

Le message type 0 est transmis par EGNOS lorsque le signal n’est pas encore certifié par l’Aviation Civile, comme c’est le cas avec le signal de test. L’émission de ce message signifie donc que les informations délivrées par le système ne doivent pas être utilisées pour des appli-cations mettant en jeu la sécurité des personnes (par exemple aviation civile).

Depuis Mars 2011, EGNOS a été déclaré officiellement utilisable pour les applications liées à la sécurité dela vie (Service SoL : Safety of Life). Le message MT0 a donc été supprimé des messages opérationnels émis par EGNOS.

Contenu du message Type 0 :

Lors de ces phases de test, le contenu d’un MT0 est cependant identique à celui d’un message de type 2 et son contenu peut donc être utilisé comme tel (i.e. des corrections rapides seront fournies, seul l’identifiant du message sera différent). Dans ce cas le message est dit MT0/2.

Le MT0 peut également être transmis lorsqu’un problème majeur survient et que le système est totalement indisponible. Dans ce cas, le contenu du MT0 est totalement vide et EGNOS ne doit pas être utilisé quelque soit l’application.

5.5.2 Quels impacts pour mon récepteur ?

Dans le cas des applications ne mettant pas en jeu la sécurité des personnes, et afin de permettre l’utilisation des données transmises par EGNOS, la plupart des récepteurs peuvent traiter les données contenues dans le MT0/2.

Dans ce cas, il convient donc de s’assurer que le traitement du MT0/2 est activé par défaut dans le récepteur ou que celui-ci peut être activé par l’utilisateur, Cf. chapitre 11.


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6 COMMENT UTILISER LES MESSAGES

Ce chapitre décrit les principaux types de message EGNOS. Une description plus précise de ces messages est contenue dans le MOPS [DR2], qui constitue la référence officielle.

6.1 APPLIQUER LE MASQUE DE PRN

A chaque satellite GPS, ainsi qu’à chaque satellite EGNOS est attribué un numéro PRN unique, correspondant à un code pseudo-aléatoire (Pseudo-Random Noise), qui permet son identifica-tion par l’utilisateur.

Le message type 1 (MT1) contient les informations appelées « masque de PRN ». Ce masque permet d’optimiser la taille des messages EGNOS en indiquant à quels satellites (PRN) seront rattachées les informations contenues dans les autres messages qui le suivent. Le masque contient 51 bits. Un niéme bit à 1 indique que le niéme satellite est surveillé par EGNOS.

Bit mask Satellite PRN

1-37 GPS PRN constellation

38-61 Glonass slot number plus 37

62-119 Future constellations

120-138 GEO/SBAS PRN

139-210 Future constellations

Dans l’exemple ci-après, le masque de PRN indique qu’EGNOS fournira (dans ses messages suivants) des corrections et des informations d’intégrité pour les satellites GPS dont les codes PRN sont 3, 5 et 7. La première correction fournie par EGNOS correspondra au PRN3, la seconde au PRN5, etc.

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Bit N° 1 2 3 4 5 6 7 ...

PRN Mask 0 0 1 0 1 0 1

PRN Code

N°GPS

PRN 3GPS

PRN 5GPS

PRN 7

FIGURE 13 : Masque des PRN

6.2 UTILISER LES CORRECTIONS DIFFERENTIELLES

6.2.1 Généralités sur les corrections différentielles

Il est nécessaire de préciser de quelle manière les traitements sont pris en compte par EGNOS dans les corrections, et ce qui doit être traité au niveau de l’application et/ou du récepteur. Ainsi :

• Pour les paramètres de correction ionosphériques, l’usager doit choisir soit d’utiliser les paramètres de Klobuchar du GPS, soit (mais pas les deux) d’appliquer les paramètres de la grille ionosphérique transmis par EGNOS (celle-ci fournissant une bien meilleure précision)

• Pour les autres paramètres - correction des éphémérides et/ou d’horloge, correction des temps de propagation de groupe bord (TGD) – les corrections GPS doivent être appliquées en premier lieu, suivies de celles fournies par EGNOS.

6.2.2. Issue of Data (IOD)

Les IOD sont un attribut des masques et des corrections lentes et rapides en cours. Elles sont donc disposées à l’intérieur des messages concernés et permettent de manipuler en cohérence les différentes informations transmises et les mises à jour successives.

• L’IODP (Issue of Data PRN) permet d’identifier le masque PRN en cours.

• L’IODFj = IOD Fast Corrections permet d’identifier les corrections rapides en cours (j se rapportant au type de message (2 à 5)).

• L’IODE = IOD Ephemeris permet d’identifier les corrections lentes en cours

• L’IODI = IOD Ionosphere permet d’identifier les corrections ionosphériques en cours

6 Comment utiliser les messages

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6.2.3. Les corrections ionosphériques

Pour estimer l’ erreur ionosphérique sur chaque ligne de vue récepteur/satellite, le récepteur doit identifier les points de pénétration de la ionosphère (IPP pour Ionospheric Pierce Point).

Chaque IPP est défini comme étant l’intersection entre la couche d’atmosphère située à 350 km d’altitude et la demi-droite ayant pour origine la position du récepteur, et pour direction celle du satellite GPS considéré.

Centre dela Terre

Ellipsoïdeterrestre

Plan tangentlocal

Utilisateur

Ehi

Re

Ionosphère

Point de prénétrationde la ionosphère

Directionvers le satellite

Φpp, λpp

Ψpp

Φu, λu

IGP : Point de Grilleionosphère

FIGURE 14 : Principe de l’IPP (Ionospheric Pierce Point)

EGNOS transmet des corrections ionosphériques qui vont permettre d’estimer l’erreur ionos-phérique pour chaque IPP. Ces corrections ionosphériques sont diffusées pour chacun des points d’une grille virtuelle située à 350 km d’altitude. Ces points sont appelés IGP (Ionospheric Grid Points).

Connaissant la position de ces points particuliers et l’estimation du délai pour chacun d’eux, le récepteur est capable d’estimer le retard ionosphérique pour chaque IPP et donc chaque pseudo-distance. Pour cela le récepteur doit réaliser une interpolation entre les valeurs four-nies pour les IGP voisins de chaque IPP. Le récepteur prend en compte un facteur d’oblicité (angle avec lequel la ionosphère est traversée).

FIGURE 15 : Principe d’Interpolation des l’IPP


44

La grille des IGP est composée de 11 bandes numérotées de 0 à10 (projection Mercator). Les bandes 0 à 8 sont verticales, et les bandes 9 et 10 sont définies horizontales autour des pôles pour un nombre total de 1808 IGP. La Figure suivante montre les bandes 0 à 8 :

N 8 5N 7 5N 6 5N 5 5

S 5 5S 6 5S 7 5S 8 5

W 1 4 0 W 1 0 0 W 6 0 W 2 0 E 2 0 E 6 0 E 1 0 0 E 1 4 0

Band 0 Band 2 Band 4 Band 6 Band 8

FIGURE 16 : Grille des IGP (Ionospheric Grid Points)

Dans chacune des bandes 0 à 8, les IGP sont numérotés de 1 à 201, comme illustré ci-après :

North

West

28 51 78 101 128 151 178 201

East

27 50 77 100 127 150 177 151

.. .. .. .. .. .. .. ..

.. .. .. .. .. .. .. ..

.. .. .. .. .. .. .. ..

2 30 53 80 103 130 153 180

1 29 52 79 102 129 152 179

South

FIGURE 17 : Principe de numérotation des IGP

Dans les bandes 9 (Pôle Nord) et 10 (Pôle Sud) les IGP sont numérotés de 1 à 192 d’Ouest en Est et par latitude croissante.


45

EGNOS ne transmet les données en théorie que pour les IGP marqués en noir ou bleu dans la figure ci-dessous. En pratique, seulement les IGP marqués en bleu sont « monitored » de manière régulière.

FIGURE 18 : Masque des IGP EGNOS

6.2.3.1 Le message type 18 : le masque des IGP

Toujours dans le but d’optimiser la taille des messages, le principe du masque a été repris pour associer les corrections ionosphériques aux points IGP auxquels elles s’appliquent. Chaque message contient le masque d’une bande. Un bit positionné à 1 indique que l’information est fournie pour l’IGP correspondant.

6.2.3.2 Le message type 26 : Les corrections ionosphériques

Les messages de type 26 fournissent pour les IGP présents dans le masque, les données permettant de calculer les corrections ionosphériques ou GIVD (Grid Ionospheric Vertical Delay) et un paramètre permettant d’estimer la précision des corrections (σ2

GIVE) appelé indica-teur de GIVE (GIVEi).

Ces informations peuvent être fournies pour 15 IGPs au maximum par message. Les bandes ionosphériques pouvant contenir jusqu’à 201 IGP, les IGP présents dans le masque sont regroupés en blocs de 15 IGP. Ainsi le bloc 0 contient les données pour les 15 premiers IGP activés dans le masque et ainsi de suite.

Les valeurs de σ2GIVE sont obtenues par correspondance avec les indicateurs de GIVE trans-

mises dans le message :


46

GIVEi σ2give (m

2) IGP Status0 0.0084 Use1 0.0333 Use2 0.0749 Use3 0.1331 Use4 02079 Use5 0.2994 Use6 0.4075 Use7 0.5322 Use8 0.6735 Use9 0.8315 Use

10 1.1974 Use11 1.8709 Use12 3.3260 Use13 20.7870 Use14 187.0826 Use15 Not Monitored Not Monitored

A partir des informations de GIVD et de σGIVE2 fournies pour chaque satellite GPS en vue, et en

appliquant un facteur d’oblicité calculé à partir de l’élévation du satellite correspondant (vue de l’utilisateur), le récepteur obtient une valeur de la correction de distance oblique (slant range correction) et une valeur de déviation standard de l’erreur ionosphérique résiduelle (σUIRE

2).

Note : Un récepteur EGNOS calcule en général automatiquement les corrections ionosphé-riques, pour un détail des calculs à effectuer se rapporter à l’Annexe 6.

6.2.4 Les corrections lentes

Les corrections lentes (long term) sont diffusées par EGNOS pour corriger les variations lentes des erreurs d’éphémérides (paramètres d’orbites : δx,δy et δz ) et d’horloge : δaf0 des satellites GPS.

Ces corrections sont fournies dans le type de message 25 (Long term satellite error corrections).

FIGURE 19 : Format du MT25 (Corrections lentes)


47

6.2.5 Les corrections rapides

Les corrections rapides (fast term) sont diffusées par EGNOS pour corriger les variations rapides des erreurs d’éphémérides et d’horloge des satellites GPS.

Ces corrections sont fournies dans les types de message 2 à 5. Le message type 2 contient les informations pour les 13 premiers satellites du masque ayant la même valeur d’IODP (Issue Of Data PRN). Le message type 3 contient les informations pour les satellites 14 à 26 du masque ayant la même valeur d’IODP et ainsi de suite. Si le nombre de satellites dans le masque (ou dans la partie restante du masque) est inférieur à 6, les messages type 2 à 5 peuvent être remplacés par un message type 24.

La structure du message type 2 à 5 est la suivante :

FIGURE 20 : Format des MT2 à 5 (Corrections rapides)

Les messages de type 2, 3, 4 et 5 contiennent également un paramètre permettant d’estimer la précision des corrections, appelés UDRE (ou plutôt les indicateurs d’UDRE « UDREi »).

UDREi σ2udre (m

2) Statut du satellite0 0.0520 OK1 0.0924 OK2 0.1444 OK3 0.2830 OK4 0.4678 OK5 0.8315 OK6 1.2992 OK7 1.8709 OK8 2.5465 OK9 3.3260 OK

10 5.1968 OK11 20.7870 OK12 230.9661 OK13 2078.695 OK14 N/A Non surveillé /Not Monitored (NM)15 N/A Ne pas utiliser/Do not Use (DU)


48

6.2.6 Cas particulier du Message type 24

Le message type 24 contient les deux types de corrections (rapides et lentes) ainsi que les paramètres d’intégrité associés (UDREi). Le type de message 24 peut être diffusé si le nombre de satellites dans le dernier masque est inférieur à 6. La première partie du message contiendra les corrections rapides ainsi que les UDREI, la seconde contiendra les corrections lentes.

6.3 UTILISER LES INFORMATIONS D’INTEGRITE

6.3.1 Génération des alarmes et des niveaux de protection

Alarmes Satellites

EGNOS transmet, pour chaque satellite GPS surveillé, un signal d’intégrité à trois valeurs indi-quant :

• si l’état du satellite convient à son utilisation dans une application mettant en jeu la sécurité des personnes (OK),

• si une anomalie a été détectée sur le satellite (Do not Use - DU)

• si les informations sur ce satellite sont insuffisantes pour assurer sa surveillance (Not Moni-tored - NM).

Le système dispose de 6 secondes pour informer l’usager d’un éventuel défaut d’intégrité, c’est à dire qu’il ne doit pas s’écouler plus de 6 secondes entre l’instant où le problème impacte l’uti-lisateur et le moment où l’alarme est disponible chez l’usager. L’alarme est répétée 4 secondes consécutives dans le signal afin de s’affranchir d’éventuelles pertes de messages.

Les informations d’anomalie (« Do not Use » et « Not Monitored ») sont transmises dans les paramètres d’UDRE (valeurs 14 et 15), Cf. chapitre 6.2.5.

Alarmes Ionosphère

EGNOS transmet également pour chaque IGP surveillé, un signal d’intégrité à trois valeurs indiquant son état, si une anomalie est détectée ou s’il n’est pas surveillé.

Cependant, l’alarme « Do not Use » est générée à travers la valeur maximum du délai ionos-phérique GIVD, et non par une valeur particulière du GIVE.


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Comme pour les alarmes satellite, le système dispose de 6 secondes pour informer l’usager d’un éventuel défaut d’intégrité. L’alarme est également répétée 4 fois.

Niveaux de protection

Les paramètres transmis pour estimer la précision des corrections (GIVE et GIVD) permettent au récepteur de calculer des niveaux de protection horizontaux et verticaux (Cf. 2.4.2).

En général seuls les récepteurs aéronautiques calculent et génèrent automatiquement les niveaux de protection, toutefois l’ensemble des paramètres nécessaires pour les calculer sont diffusés notamment au travers des messages de type 2 à 5, 6, 24, 18 et 26 (pour un détail des calculs à effectuer se rapporter à l’Annexe 7).

6.3.2. Cas particulier du Message type 6

Les messages type 6 sont utilisés dans deux cas :

• Afin de rafraîchir les indicateurs d’UDRE (UDREI) • Afin de pouvoir diffuser très rapidement des alarmes satellites si nécessaire (DU).

En effet bien que les UDREI soient contenus dans les messages 2 à 5 avec les corrections diffé-rentielles rapides, leur période de validité inférieure nécessite une mise à jour plus fréquente.

De même si la diffusion d’une alarme ne peut attendre la diffusion du prochain message de type 2, 3, 4 ou 5, un message type 6 est immédiatement diffusé.

Les messages de type 6 contiennent donc l’information d’intégrité pour tous les satellites du masque (le nombre maximum de satellites dans le masque PRN est de 51).

Ce message contient également des données de type IODF (Issue Of Data Fast Correction) qui associent les valeurs d’UDREi aux corrections contenues dans les messages type 2 à 5 et 24 (les messages type 6 ne sont pas directement rattachés au masque).

FIGURE 21 : Format du MT6


50

6.4 UTILISER LES INFORMATIONS DE TEMPS

Le système EGNOS transmet au travers du message de type 12 les paramètres permettant de rattacher le temps ENT (EGNOS Network Time) au temps universel coordonné (UTC). Le MT12 est mis à jour au maximum toutes les 300 secondes.

Note : Bien que l’ensemble des paramètres nécessaires pour calculer le temps UTC soient diffusés par le message de type 12, peu de récepteurs calculent et génèrent automatiquement le temps UTC à partir de l’ENT. Pour un détail des calculs à effectuer se rapporter à l’Annexe 8.

6.5 GEO Ranging

Les Messages Type 9 et 17 ont pour but de fournir les informations permettant la navigation avec les satellites GEO. Ils permettent en effet de disposer repectivement des éphémérides et des almanacs pour ces satellites.

Le MT 17 contient les almanacs jusqu’à 3 satellites GEO, ainsi que leur état de santé (Health and Status), nécessaires principalement pour la phase d’acquisition. Plus d’information est disponible dans le MOPS §A.4.4.12.

Le MT9 fournit les éphémérides GEO nécessaires pour l’utilisation des GEO comme source de mesure de ranging. De plus, l’ URA (User Range Accuracy), défini de la même manière que pour les satellites GPS, est aussi diffusé. Les détails peuvent être trouvés dans le § A.4.4.11 du MOPS.

Bien que les données correspondantes soient effectivement diffusées dans les messages, le service GEO ranging est actuellement indisponible sur EGNOS (Ranging Off).

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7 PERFORMANCES COMPAREES DE GPS ET D’EGNOS

7.1 PRECISION

Les améliorations apportées par EGNOS sur les différentes composantes d’erreur du GPS (et donc sur la précision finale de l’utilisateur) sont indiquées dans le tableau suivant.

Type d’erreur GPS EGNOS

Orbite et synchronisation d’horloge 1 m 0,5 m

Erreur troposphérique 0,25 m 0,25 m

Erreur ionosphérique 2 m 0,3 m

Bruit du récepteur 0,5 m 0,5 m

Multitrajet 0,2 m 0,2 m

UERE (Somme quadratique des erreurs - 1 σ) 2,31 m 0,83 m

HDOP fonction de la géométrie des satellites visibles 1,1 1,1

Erreur de précision de positionnement horizontal (1 σ) = UERE x HDOP

2,54 m 0,92 m

Erreur de précision de positionnement horizontal (2 σ, 95 %)

5,08 m 1,84 m

TABLEAU 1: Bilan d’erreurs GPS-EGNOS : ordres de grandeur typiques

Nota : il s’agit d’ordres de grandeurs typiques, les résultats réels dépendant des conditions rencontrées, notamment : état de la constellation GPS, lieu, date et heure dans la journée, élévation des satellites au dessus de l’horizon, masquages éventuels des satellites par des obstacles, réflexion des signaux sur des obstacles, comportement de l’ionosphère et de la troposphère, âge des données d’orbite et d’horloge diffusées, etc.

Grâce à l’amélioration apportée, un récepteur EGNOS peut, fournir une précision de l’ordre d’un à deux mètres (2σ), soit une précision deux à trois fois meilleure que celle d’un récepteur GPS standard.

En outre, EGNOS permet de bénéficier d’une extrême stabilité temporelle de la précision comme le montre la figure suivante (courbe bleue). En effet, la précision offerte par le GPS peut être très variable même si les performances globales sont satisfaisantes. L’utilisation d’EGNOS permet de s’affranchir de ces variations ponctuelles de l’erreur de position.

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FIGURE 22 : Amélioration de la précision du GPS grâce à EGNOS (Brest, France)

La figure ci-dessous montre les performances de positionnement en horizontal obtenus avec le satellite GEO Test PRN 126.

FIGURE 23 : Performances de positionnement obtenues avec le satellite GEO Test PRN 126

7 Performances comparées de GPS et d’EGNOS

53

7.2 INTEGRITE

Malgré sa grande précision, la fiabilité des informations fournies par le système GPS n’est pas garantie, notamment en cas d’une panne d’une horloge atomique à bord d’un satellite qui peut engendrer des erreurs de positionnement très significatives (Cf. 3.3). Son utilisation doit donc se faire avec précaution en fonction des applications pour lesquelles il est utilisé.

C’est bien là que se situe un différentiateur clé d’EGNOS qui grâce à la surveillance perma-nente de la constellation GPS est capable d’associer un niveau de confiance aux informations transmises à l’utilisateur et de détecter des pannes des satellites GPS.

En effet EGNOS transmet des estimées de la confiance que peut avoir l’utilisateur dans les corrections différentielles. Ces données sont utilisées par le récepteur GPS/EGNOS pour calculer les niveaux de protections. La figure suivante montre, pour un récepteur fixe à une position connue, que la VPL (Niveau de Protection Vertical, en vert) « protège » bien l’utilisateur en bornant les erreurs verticales réelles (en bleu). La courbe violette représente le nombre de satellites vus par le récepteur et surveillés par EGNOS.

FIGURE 24 : Performances d’Intégrité (Tromsoe, Norvège)

La figure suivante illustre la capacité d’EGNOS à détecter les pannes GPS comme celle sur-venue le 30 juin 2006 sur l’horloge atomique active du satellite GPS PRN30. Celle-ci avait rapidement provoqué des erreurs de plus de 1,6 km observées sur le site de Grasse. EGNOS a quasi instantanément détecté cette anomalie et en a informé l’ensemble de ses utilisateurs via le message de navigation.


54


FIGURE 25 : Détection d’un cas de panne

7.3 DISPONIBILITE

La disponibilité d’EGNOS est traditionnellement calculée par rapport au pourcentage de temps où les rayons de protection (HPL et VPL) se situent en dessous de leurs valeurs seuils (fixées pour un type d’opération par les limites d’alarme, i.e. HAL et VAL).

Sur sa zone de service, EGNOS est aujourd’hui disponible à plus de 99% du temps pour le service de l’Aviation Civile APV1 (HAL 40m/VAL 50m).

FIGURE 26: Disponibilité du service APV-1 observée d’EGNOS le 6 février 2011 avec le réseau de stations RIMS alors déployé

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8 LIMITATIONS

Limitation du systèmeLa mise en œuvre du système EGNOS offre de nombreux avantages aux utilisateurs. Son interface utilisateur est conforme au standard commun à l’ensemble des SBAS. On peut toute-fois noter que les fonctionnalités « Ranging » et corrections GLONASS ne sont pas mises en œuvre à ce jour.

Les principales limites d’utilisation sont les suivantes :

Utilisation en milieu contraintLe système EGNOS a été conçu initialement pour un usage aéronautique dans les différentes phases de vol, et en particulier les plus critiques. Ceci implique en général un environnement dégagé en termes de visibilité des satellites, et une politique de gestion du spectre respectant les critères de l’UIT. L’utilisation d’EGNOS requiert la visibilité d’au moins un des trois satellites géostationnaires. Pour des applications terrestres et notamment en environnement urbain, la visibilité des satellites est souvent moins bonne que pour des applications aéronautiques. Ceci conduit à un masquage potentiel non seulement de plusieurs satellites GPS, mais surtout du satellite géostationnaire EGNOS qui fournit les corrections différentielles et le message d’intégrité. Ce point peut toutefois être résolu à travers l’utilisation du service SISNeT, Cf. chapitre 4.1.

Dans certains cas, la précision de la position calculée avec un récepteur EGNOS peut être dégradée comparée à celle obtenue par un récepteur GPS seul. Cela est le cas par exemple lorsque celui-ci calcule une position avec plus de satellites GPS qu’un récepteur EGNOS, certains d’entre eux pouvant être exclus par ce dernier si un nombre insuffisant de RIMS est capable de les surveiller. Néanmoins, de maniére générale, EGNOS fournit une meilleure stabi-lité sur le calcul de position que GPS seul.

Par ailleurs, le modèle de calcul d’erreur d’EGNOS ne prend que forfaitairement et margina-lement en compte les erreurs locales dues aux multitrajets qui sont prépondérants dans ce type d’environnement. Le concept d’intégrité ne peut donc être utilisé en l’état dans des zones pour lesquelles ceux-ci sont prépondérants (zones urbaines, couvert forestier, etc). Des actions sont en cours dans différents cadres pour étudier des solutions permettant de résoudre cette difficulté, par exemple avec des traitements complémentaires au niveau du récepteur.

Sensibilité aux effets de la ionosphère

Le système EGNOS est conçu pour fonctionner en mode mono fréquence ce qui peut impliquer une dégradation de la disponibilité du service en cas de très fortes turbulences ionosphériques.

Sensibilité au brouillage

Les signaux GPS et EGNOS étant reçus au sol avec un très faible niveau de puissance, ils sont relativement sensibles au brouillage, intentionnel ou non.

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9 COMMENT CONNAITRE LE STATUT D’EGNOS ?

9.1 STATUT DU PROGRAMME

Les informations détaillées sur le programme EGNOS et son statut à jour sont disponibles sur les sites de la Commission Européenne, de la GSA, de l’ESA et de l’ESSP (en charge d’opérer EGNOS) :

http://ec.europa.eu/enterprise/policies/satnav/egnos/index_en.htm

http://www.gsa.europa.eu/go/home/egnos/

http://www.esa.int/esaNA/egnos.html

Site de la société ESSP SAS (France) : http://www.essp-sas.eu/

9.2 STATUT COURANT DES SATELLITES GEO

Le statut et les performances du système EGNOS et, en particulier la disponibilité des satellites géostationnaires sont fournis en temps réel sur les sites du Support Utilisateur de l’ESSP et de l’ESA :

http://egnos-user-support.essp-sas.eu/ http://www.egnos-pro.esa.int/IMAGEtech/imagetech_realtime.htm

Helpdesk ESA pour EGNOS : [email protected]

9.3 OUTILS UTILES

L’ESA met à la disposition des professionnels de la navigation par satellite, un ensemble d’outils accessibles sur le site :

http://www.egnos-pro.esa.int

La GSA fournit quelques outils pour les développeurs d’applications sur son site :http://egnos-portal.gsa.europa.eu/developer-platform/developer-toolkit

Le CNES offre également un serveur dédié permettant d’accéder aux archives des messages EGNOS transmis par chacun des satellites géostationnaires :

http://sis-perfandata.cnes.fr

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10 EVOLUTIONS

Depuis Mars 2011, le système EGNOS a été rendu opérationnel pour la navigation aérienne à travers la mise en service du mode SoL - Safety of Life.

Afin d’en améliorer les performances et notamment la disponibilité sur la zone de couver-ture, le système subit des évolutions régulières à travers l’ajout de RIMS ou l’optimisation des algorithmes.

Par ailleurs, EGNOS est totalement interopérable avec le système GPS qui est actuellement entré dans une phase de modernisation. En effet, GPS va émettre de nouveaux signaux civils sur la bande de fréquence L5, améliorant ainsi les performances du système. De plus, le programme Européen de navigation par satellite Galileo devrait être opérationnel à partir de 2014 pour la phase IOC (Initial Operations Capability) incluant une constellation de 18 satellites au total. Celle-ci sera suivie de la phase FOC (Full Operations Capability) qui verra la constellation Galileo complète (27 satellites + 3 spares).

Un certain nombre d’études sont en cours pour analyser les évolutions possibles d’EGNOS, notamment pour prendre en compte les corrections et l’intégrité:

• des signaux GPS émis sur L5,

• des signaux émis par le système Galileo.

L’extension de la zone de couverture aux pays périphériques à l’Union Européenne, ainsi qu’à l’Afrique et au Moyen-Orient est aujourd’hui également à l’étude.

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11 COMMENT CHOISIR SON RECEPTEUR ?

Le choix du récepteur est à faire en fonction de l’application visée, des fonctionnalités d’EGNOS à mettre en œuvre et des contraintes d’intégration. Il faut en premier lieu s’assurer que le récepteur prend correctement en compte EGNOS, choisir le type d’interface et enfin véri-fier que les protocoles proposés permettent de récupérer les données utiles pour l’application visée.

Type de récepteur

Les récepteurs sont disponibles sous différentes formes :

En chipset : composé d’un ou deux composants à implanter sur une carte électronique.

Le routage de la partie RF est sensible. L’encombrement est faible. C’est la solution la moins chère (de 1 à 5 $).

FIGURE 27 : Chipsets GPS (Source SiRF)

En composant hybride : composé d’un unique composant intégrant les parties RF et traitement du signal à implanter sur une carte électronique. Le routage est plus aisé que celui des chip-sets. Le prix est plus élevé que la solution chipset (autour de 10 $).

Sous la forme de carte auxiliaire (piggyback) : l’ensemble des composants du récepteur et des composants périphériques sont intégrés sur une carte prête à l’emploi et qui devra être connectée sur la carte électronique principale du produit final. Solution idéale pour prototyper des applications embarquées. Le coût unitaire est relativement élevé (entre 10 $ et 100 $ en fonction du modèle).

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FIGURE 28 : Récepteur en version OEM (Source Faxtrax)

En version OEM (Original Equipment Manufacturer) : il s’agit d’un récepteur nu (sans boîtier). Il suffit alors de l’intégrer dans le boîtier qui hébergera l’application. C’est également une bonne solution pour réaliser rapidement des prototypes dans le cas de solutions embarquées. Le prix est du même ordre de grandeur que les versions carte auxiliaire.

FIGURE 29 : Récepteur autonome (Source Thales)

En version autonome : il s’agit d’un récepteur complet qui peut prendre différentes formes (portable, rackable,…). Les prix varient de quelques dizaines de dollars à plusieurs milliers pour les récepteurs professionnels.

Que signifie « WAAS Capable » / « WAAS enabled » ?

Au moment du choix du récepteur, il est très important de vérifier que celui-ci prend en compte les informations délivrées par EGNOS et de connaître comment elles sont prises en compte. En particulier il convient d’identifier comment le MT0 est interprété et quels types de corrections sont utilisées et surtout si, dans le cas où une partie des calculs relatifs aux corrections EGNOS sont réalisés en dehors du récepteur, le message EGNOS est disponible en sortie du récepteur. La possibilité d’exclure un satellite utilisé pour les tests doit être examinée.

11 Comment choisir son récepteur ?

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En effet, si certains fabricants indiquent clairement qu’EGNOS est supporté, d’autres indiquent que leurs récepteurs sont «WAAS Capable» ou «WAAS Enabled». Dans la pratique, « WAAS Capable » signifie que le récepteur est capable d’utiliser les services SBAS mais qu’il convient de l’activer (une fois pour toute ou à chaque démarrage). « WAAS Enabled » signifie souvent que la réception du SBAS est activée par défaut dans le récepteur.

Le mieux est d’interroger le fabricant pour connaître les détails de la mise en œuvre d’EGNOS et/ou demander au revendeur un échantillon pour réaliser des tests.

Les types d’interface et protocoles

Plusieurs types d’interfaces sont proposés par les fabricants de récepteurs. Parmi les plus courantes, on trouve les interfaces asynchrones séries aux formats TTL, RS232 ou Bluetooth. Pour les récepteurs spécialisés dans les applications temps, on trouve des interfaces TCP/IP ou 1PPS (1 Pulse Per Second).

En ce qui concerne les protocoles de communications, généralement les fabricants utilisent des protocoles propriétaires qui donnent accès à (presque) toutes les données (pseudo distances, message de navigation des satellites, message SBAS, etc.) associés à un protocole standar-disé, le NMEA 0183. Certains récepteurs génèrent également des données au format RINEX (Receiver INdependant EXchange).

Le RINEX

Le format RINEX, format d’échange indépendant du récepteur, a été développé par l’Institut d’Astronomie de l’Université de Berne dans le but de fournir dans un même format les données collectées en format propriétaire par des récepteurs de marques différentes. Ce format est géné-ralement supporté par les récepteurs professionnels. Il est également utilisé par les serveurs IGS pour fournir les données GNSS. Dans ce format les données GNSS sont délivrées sous forme de fichier texte. Il existe six types de fichiers distincts, ceux contenant :

• les données d’observation

• les messages de navigation GPS

• les données météorologiques

• les messages de navigation GLONASS

• les messages de navigation des satellites Géostionnaires

• les informations sur les horloges des récepteurs et des satellites.

La description de ce format est disponible gratuitement sur le serveur de l’Université de Berne ftp://ftp.unibe.ch/aiub/rinex/rinex211.txt.


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Le NMEA 0183

La National Marine Electronics Association (NMEA) est une organisation américaine qui a pour objectif de normaliser les interfaces des équipements électroniques embarqués sur les navires. Parmi les normes définies, il y a le NMEA 0183 qui concerne le récepteur GPS et qui a été adopté par la majorité des fabricants de récepteurs en raison de sa simplicité et de sa souplesse. Le but de ce chapitre n’est pas de détailler l’ensemble de la norme NMEA (la norme complète est disponible sur le site http://www.nmea.org et est payante) mais de fournir les infor-mations importantes concernant les SBAS et EGNOS en particulier.

La norme NMEA 0183 spécifie à la fois le protocole et la liaison physique entre le récepteur et l’équipement hôte. La dernière version de la norme est la 3.01 publiée en janvier 2002. En ce qui concerne le NMEA 0183 v3.01, la norme spécifie l’usage d’une liaison de type RS232 à la vitesse de 4800 bauds, 8 bits, pas de parité, 1 bit de stop (8N1). Un addendum (NMEA 0183-HS v1.01) à cette norme spécifie une vitesse de 38400 bauds.

Les données issues du récepteur sont envoyées sous la forme de paquets de données de 80 caractères maximum. Le récepteur peut envoyer au maximum 6 paquets par seconde (en raison de la vitesse de transfert). Les données sont codées en caractère ASCII directement interpré-table. La norme appelle ces paquets des phrases (« sentences »). Le protocole NMEA est bidi-rectionnel. Il permet de recevoir mais également d’envoyer des données vers le récepteur. Le NMEA 0183 normalise un certain nombre de phrases. Dans ce cas ces phrases commencent toutes par $GP. De plus, certains fabricants ajoutent des phrases spécifiques à leurs produits identifiées par $PXXX ou XXX est un code constructeur attribué par l’association NMEA (par exemple SRF pour SirF, SSN pour Septentrio, la liste des codes est disponible gratuitement sur le site Internet du NMEA).

La plupart du temps les constructeurs d’équipement GPS ne mettent pas en œuvre l’ensemble des phrases. Néanmoins, les récepteurs émettent les 6 phrases principales : GGA, GLL, GSA, GSV, RMC et VTG.


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Nom du message Description

$GPGGAGlobal positioning system fixed data. Ce message donne la latitude, la longitude, l’altitude et l’heure ainsi que le HDOP et le nombre de satellites visibles.

$GPGLL Geographic position - latitude / longitude. Ce message donne la lati-tude, la longitude, et l’heure.

$GPGSAGNSS DOP and active satellites. Ce message donne la liste des satellites utilisés pour calculer la solution PVT ainsi que des informa-tions sur la géométrie de ces satellites (Dilution Of Precision).

$GPGSV GNSS satellites in view. Ce message donne l’élévation, l’azimut et le rapport signal sur bruit des satellites utilisés par le récepteur.

$GPRMC Recommended minimum specific GNSS data. Ce message donne l’heure, la longitude, la latitude, la vitesse et le cap.

$GPVTG Course over ground and ground speed. Ce message donne des informations sur la vitesse et le cap.

Ce guide indique en Annexe 5 la façon de procéder pour s’assurer qu’EGNOS est pris en compte à partir du protocole NMEA.

Le tableau ci-dessous donne un éventail non exhaustif de récepteurs compatibles EGNOS et de leurs caractéristiques. Les informations de ce tableau sont les données constructeurs et n’ont pas été testées à l’occasion de la rédaction de ce guide. La plupart des récepteurs Grand Public ansi que quelques Professionnels utilisent les signaux et messages EGNOS sans traiter les paramètres d’intégrité.

Pour plus de détails, se référer aux notices techniques ou demander des précisions aux constructeurs. Vous pouvez également consulter la liste tenue par la GSA à l’adresse suivante : http://egnos-portal.gsa.europa.eu/developer-platform/developer-toolkit/receiver-list


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Type

Cons

truct

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Réfé

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prod

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com

patib

les

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BOITIER ASHTECH ADU5 (3D Attitude Sensor) 56 <6W 215x95x195 90s NP

OEM ASHTECH DG14 Receiver 14 1,2W to 1,6W 108x57 90s

BOITIER ASHTECH DG14 Sensor 14 1,3W to 1,7W 95x42x168 90s

OEM ASHTECH MB 100 Board 45 <0,95W 58x56x11 45s Disponible

OEM ASHTECH MB 500 Board 75 1,9W to 2,4W 100x80x13 90s NP Non précisé

HANDHELD ASHTECH MobileMapper 100 45 NP 190x90x43 NP N/A Non Applicable

HANDHELD ASHTECH MobileMapper 6 12 NP 146x64x29 NP

HANDHELD ASHTECH MobileMapper CX 14 NP 195x90x46 NP

BOITIER ASHTECH ProFlex 500 75 <5W 215x200x76 NP

BOITIER ASHTECH ProFlex 500 Marine 75 <5W 215x200x76 NP

BOITIER ASHTECH ProFlex Lite 75 3,5W 190x58x160 NP

BOITIER ASHTECH ProFlex Lite Duo 75 6,5W 190x58x160 NP

HANDHELD ASHTECH ProMark 100 45 NP 190x90x43 NP



OEM ASHTECH SkyNav® GG12W™ GPS Board 12 <1,5W 108x82,5x15,44 NP

CHIPSET BROADCOM BCM2076 - Multifunction Monolithic IC NP NP NP NP NP NP NP NP NP NP NP NP

CHIPSET BROADCOM BCM4751 - Integrated Monolithic GPS Receiver NP NP 3x2,9 NP

CHIPSET BROADCOM BCM47511 - Integrated Monolithic GPS Receiver NP NP NP NP NP NP NP NP NP NP NP NP

CHIPSET CSR SiRFstarIII GSC3e/LPa 20 62mW 10x10x1,4 <35s

CHIPSET CSR SiRFstarIII GSC3e/LPx 20 46mW 7x10x1,4 <35s

CHIPSET CSR SiRFstarIII GSC3f/LPx 20 46mW 7x10x1,4 <35s

CHIPSET CSR SiRFstarIV GSD4e 48 10mW 3,5x3,2x0,6 NP

CHIPSET CSR SiRFstarIV GSD4t 48 8mW 3,42x2,68x0,6 NP

HANDHELD DELORME Earthmate PN-40 32 NP 50,8x133,35x38,1 <60s NP NP NP


HANDHELD DELORME Earthmate PN-60w with SPOT Satellite Communicator 32 NP 50,8x133,35x38,3 <60s NP NP NP

BOITIER FALCOM Bolero-LT 50 NP 85x56x20 <29s

BOITIER FALCOM FOX-EN 50 1,03W 100x65x24 29s

BOITIER FALCOM FOX-IN 50 1,03W 100x65x24 29s

BOITIER FALCOM FOX-LT 50 NP 85x60x24 <29s

BOITIER FALCOM FOX-LT-IP 50 NP 210x40 <29s

BOITIER FALCOM FOX-LT-IP-AU-GLONASS 32 100mA 187,2x47,2 30s

OEM FALCOM JP13 / JP13-S 20 140mW 25,5x25,5x3 <42s

OEM FALCOM JP14-R - High sensitivity 20 channel GPS receiver 20 180mW 25,4x10,2x3 <45s

OEM FALCOM JP14-Q - High sensitivity 20 channel GPS receiver 20 180mW 17,3x15,7x3 <45s

OEM FALCOM JP18 - High sensitivity GPS receiver 20 27mA 11x11 <35s

HANDHELD FALCOM Mambo2-UXFS 50 NP 103x54x26 <29s

Légende

Informations Générales

Applications Caractéristiques

Interfaces

Types ProtocolesGNSS

BOITIER FALCOM STEPP-III-UX 50 NP 55x88x22 <29s

OEM FALCOM XT55-GSC3 20 NP 35x53x5 <35s

OEM FASTRAX Fastrax IT03 12 95mW 22x23x2,7 36s

OEM FASTRAX Fastrax IT03-02 12 95mW 25,9x25,9x4,6 36s

OEM FASTRAX Fastrax IT300 20 75mW 16,2x18,8x2,3 32s


OEM FASTRAX Fastrax IT430 48 56mW / 68mW 9,6x9,6x1,85 35s

OEM FASTRAX Fastrax IT520 22 75mW 10,4x14x2,3 34s

OEM FURUNO GF-8052 GPS-Steered Frequency Generator 13 NP 51x51x19 NP

OEM FURUNO GN-80 GPS Receiver 16 NP NP 42s46s

OEM FURUNO GN-8402 / eMD3622F GPS Receiver 32 215mW 22x22x3 33s

OEM FURUNO GT-8031 Time Transfer GPS Receiver 16 NP 20,8x33,8x6,3 44,9s

OEM FURUNO GT-8036 Time Transfer GPS Receiver 14 NP 20,8x33,8x6,3 52s

OEM GEOsat MXbox basic 12 NP 120x80x40 60s

OEM GEOsat MXbox Hybrid 28 NP 120x120x40 65s

BOITIER Hemisphere GPS A100 Smart Antenna 12 <2W 54,7x129,5 60s

OEM Hemisphere GPS Crescent OEM Board 12 1,6W 109x71x28 <60s

OEM Hemisphere GPS Crescent Vector II OEM Board 12 <1W 71,1x40,6x12 60s

OEM Hemisphere GPS Eclipse II GNSS OEM Module 75 <2,5W<1,9W 109,2x71,1x16 <60s

OEM Hemisphere GPS H102 GPS Compass OEM Board 12 3W 375x105x25 <60s

OEM Hemisphere GPS LV101 GPS Compass OEM Board 12 5,4W 458x113x37 <60s

OEM Hemisphere GPS miniEclipse GNSS Receiver Board (P200) 51 <1,35W 71,1x40,6x13,4 <60s

BOITIER Hemisphere GPS R100 Series DGPS Receiver 12 3W 160x114x45 60s




BOITIER Hemisphere GPS R131 DGPS Receiver 12 3W 188x114x71 60s

BOITIER Hemisphere GPS R320 GNSS Receiver (Multi-GNSS RTK, High Accuracy Receiver) 75 <4,5W 178x120x46 <60s

BOITIER Hemisphere GPS V101 / V111 Series GPS Compass 12 4W 600x160x180 <60S

BOITIER Hemisphere GPS V102 GPS Compass Series 12 3W 417x158x69 <60s

BOITIER Hemisphere GPS VS101 / VS111 Series GPS Compass 12 4,1W 189x114x71 <60s

HANDHELD Hemisphere GPS XF100 Series DGPS Receivers 12 NP 101x97x35 60s NP



BOITIER IFEN GmbH NavX®- NTR GNSS Test Receiver 168 <30W 236x199 NP

LOGICIEL IFEN GmbH SX-NSR Software Receiver N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A

OEM Jackson Labs Technolog FireFly-1A GPSDO 50 <1,8W 25,4x63,5x12,7 <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog FireFly-II GPSDO 50 <4W 38,1x76,2x20,3 <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog FireFly-II Ruggedized, low-g 10MHz GPSDO 50 <4W 38,1x76,2x20,3 <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog FireFly-IIA GPSDO 50 <4W 38,1x76,2x20,3 <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog G-Force ultra low-g Sensitivity Airborne GPSDO 50 <5W 50,8x50,8x25,4 <45s NP NP NP NP

OEM Jackson Labs Technolog ULN-1100 100MHz GPSDO 50 <4W NP <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog ULN-2550 25MHz/100MHz/10MHz GPSDO 50 <4W NP <45s NP

HANDHELD JAVAD GNSS Alpha TR-G2T 216 NP 148x85x35 <35s

HANDHELD JAVAD GNSS Alpha TR-G3 216 NP 148x85x35 <35s


BOITIER JAVAD GNSS Delta TRE-G2T 216 2,7W 109x35x141 <35s


67


Type

Cons

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Légende



Interfaces


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,GPR

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Autre

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Raw

data

NMEA

E/S

RTCM

SC10

4Au

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RINC

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Légende



Interfaces


BOITIER FALCOM STEPP-III-UX 50 NP 55x88x22 <29s

OEM FALCOM XT55-GSC3 20 NP 35x53x5 <35s

OEM FASTRAX Fastrax IT03 12 95mW 22x23x2,7 36s

OEM FASTRAX Fastrax IT03-02 12 95mW 25,9x25,9x4,6 36s



OEM FASTRAX Fastrax IT430 48 56mW / 68mW 9,6x9,6x1,85 35s

OEM FASTRAX Fastrax IT520 22 75mW 10,4x14x2,3 34s

OEM FURUNO GF-8052 GPS-Steered Frequency Generator 13 NP 51x51x19 NP

OEM FURUNO GN-80 GPS Receiver 16 NP NP 42s46s

OEM FURUNO GN-8402 / eMD3622F GPS Receiver 32 215mW 22x22x3 33s

OEM FURUNO GT-8031 Time Transfer GPS Receiver 16 NP 20,8x33,8x6,3 44,9s

OEM FURUNO GT-8036 Time Transfer GPS Receiver 14 NP 20,8x33,8x6,3 52s

OEM GEOsat MXbox basic 12 NP 120x80x40 60s

OEM GEOsat MXbox Hybrid 28 NP 120x120x40 65s

BOITIER Hemisphere GPS A100 Smart Antenna 12 <2W 54,7x129,5 60s

OEM Hemisphere GPS Crescent OEM Board 12 1,6W 109x71x28 <60s

OEM Hemisphere GPS Crescent Vector II OEM Board 12 <1W 71,1x40,6x12 60s

OEM Hemisphere GPS Eclipse II GNSS OEM Module 75 <2,5W<1,9W 109,2x71,1x16 <60s

OEM Hemisphere GPS H102 GPS Compass OEM Board 12 3W 375x105x25 <60s

OEM Hemisphere GPS LV101 GPS Compass OEM Board 12 5,4W 458x113x37 <60s

OEM Hemisphere GPS miniEclipse GNSS Receiver Board (P200) 51 <1,35W 71,1x40,6x13,4 <60s





BOITIER Hemisphere GPS R131 DGPS Receiver 12 3W 188x114x71 60s

BOITIER Hemisphere GPS R320 GNSS Receiver (Multi-GNSS RTK, High Accuracy Receiver) 75 <4,5W 178x120x46 <60s

BOITIER Hemisphere GPS V101 / V111 Series GPS Compass 12 4W 600x160x180 <60S

BOITIER Hemisphere GPS V102 GPS Compass Series 12 3W 417x158x69 <60s

BOITIER Hemisphere GPS VS101 / VS111 Series GPS Compass 12 4,1W 189x114x71 <60s




BOITIER IFEN GmbH NavX®- NTR GNSS Test Receiver 168 <30W 236x199 NP

LOGICIEL IFEN GmbH SX-NSR Software Receiver N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A

OEM Jackson Labs Technolog FireFly-1A GPSDO 50 <1,8W 25,4x63,5x12,7 <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog FireFly-II GPSDO 50 <4W 38,1x76,2x20,3 <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog FireFly-II Ruggedized, low-g 10MHz GPSDO 50 <4W 38,1x76,2x20,3 <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog FireFly-IIA GPSDO 50 <4W 38,1x76,2x20,3 <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog G-Force ultra low-g Sensitivity Airborne GPSDO 50 <5W 50,8x50,8x25,4 <45s NP NP NP NP

OEM Jackson Labs Technolog ULN-1100 100MHz GPSDO 50 <4W NP <45s NP

OEM Jackson Labs Technolog ULN-2550 25MHz/100MHz/10MHz GPSDO 50 <4W NP <45s NP


HANDHELD JAVAD GNSS Alpha TR-G3 216 NP 148x85x35 <35s




BOITIER JAVAD GNSS Delta TRE-G3TAJ 216 4,4W 109x35x141 <35s

BOITIER JAVAD GNSS DeltaD Duo-G2 216 2,4W 109x35x141 <35s

BOITIER JAVAD GNSS DeltaD Duo-G2D 216 2,4W 109x35x141 <35s

BOITIER JAVAD GNSS DeltaQ Quattro-G3D 216 NP 109x35x141 <35s

OEM JAVAD GNSS Duo-G2 216 2,2W 100x80 NP

OEM JAVAD GNSS Duo-G2D 216 2,4W 100x80 NP


HANDHELD JAVAD GNSS GISmore 216 NP 79x27x123 <35s

OEM JAVAD GNSS Quattro-G3D 216 5,2W 100x120 NP

HANDHELD JAVAD GNSS SigmaD Duo-G2 216 NP 132x61x190 <35s

HANDHELD JAVAD GNSS SigmaD Duo-G2D 216 NP 132x61x190 <35s


BOITIER JAVAD GNSS SigmaD-MC Duo-G2 216 3,7W 132x61x190 <35s

BOITIER JAVAD GNSS SigmaD-MC Duo-G2D 216 3,7W 132x61x190 <35s

BOITIER JAVAD GNSS SigmaQ Quattro-G3D 216 NP 132x61x190 <35s

BOITIER JAVAD GNSS SigmaQ-MC Quattro-G3D 216 5,2W 132x61x190 <35s

HANDHELD JAVAD GNSS SigmaS TRE-G2T 216 NP 132x61x190 <35s


HANDHELD JAVAD GNSS SigmaS TRE-G3TAJ 216 NP 132x61x190 <35s

BOITIER JAVAD GNSS SigmaS-MC TRE-G2T 216 3,2W 132x61x190 <35s


BOITIER JAVAD GNSS SigmaS-MC TRE-G3TAJ 216 4,2W 132x61x190 <35s

OEM JAVAD GNSS TRE-G2T 216 3,7W 100x80 NP


OEM JAVAD GNSS TRE-G3TAJ 216 3,8W 100x80 NP

OEM JAVAD GNSS TRE-G3TAJT 216 4,3W 100x80 NP

OEM JAVAD GNSS TR-G2 216 1,2W 55x40 NP

OEM JAVAD GNSS TR-G2T 216 1,2W 55x40 NP



HANDHELD JAVAD GNSS TRIUMPH-1 216 NP 178x96x178 <35s

HANDHELD JAVAD GNSS TRIUMPH-VS 216 NP NP NP

HANDHELD JAVAD GNSS TRIUMPH-4X 216 NP 178x93x178 <35s

BOITIER John Deere StarFire 3000 55 NP NP NP

BOITIER KVH Industries, Inc. CNS-5000 Continuous Navigation System NP 15W 1524x1676x889 NP

BOITIER Leica Geosystems AG GRX1200+ Series 120 3,3W 212x166x79 30s

BOITIER Leica Geosystems AG Leica GR10 120 3,5W 220x200x94 NP

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva GS10 120 3,2W 212x166x79 8

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva GS12 120 1,8W 186x89 8 NP NP NP NP

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva GS15 120 3,2W 196x198 8

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva Uno 10 14 NP 278x102x45 120

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva Uno 15 14 NP 323x125x45 120s

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Zeno 10 14 NP 278x102x45 120s


OEM NavCom Technology, Inc Sapphire 60 5,3W 120x100x11 <60s NP

BOITIER NavCom Technology, Inc SF-3040 66 6W 203x111 NP NP

BOITIER NavCom Technology, Inc SF-3050M 66 6W 164x117x60 <60s NP

BOITIER NAVIS BPSN 24 13W 240x140x73 150s

Disponible

NP Non précisé

N/A Non Applicable

Légende

68

BOITIER NAVIS CH-4312 24 <20W 78,7x53,6 190s

PUCE NAVIS CH-4706 24 0,3W to 0,9W 35x35x7 50s NP

OEM NAVIS GNSS module 24 1,2W 50x75x15 <90s

OEM NAVIS NAVIOR-24 (CH-4701) 24 1,2W 90X96X15 <90s NP

OEM Navman Wireless OEM Jupiter 3 20 31mW 11x11x2,25 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter 30 xLP 20 56 mW 25,4x25,4x3 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter 31 20 80 mW 71,1x40,6x10 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter 32 xLP 20 56 mW 17x15x2,7 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter J3-a 20 125 mW 30x30 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter J-F2 48 23 mW 11x11x2,25 <35s

OEM NAVSYNC CW20 / 20 S GPS Receiver 16 < 69mW 21x16,4x2,4 46s

OEM NAVSYNC MS20 GPS Receiver 12 <145mW 21x16,44x2,52 34s

BOITIER NavSys Corporation HAGR (High-gain Advanced GPS Receiver) 12 NP NP 40s

OEM NOVATEL CMA-4048 LGR 24 10W to 13W 1676x1016x163 NP

BOITIER NOVATEL DL-V3 72 3,5W 185x162x76 60s

BOITIER NOVATEL EuroPak-15a 16 6W to 13W 235x154x71 NP

BOITIER NOVATEL EuroPak-15ab 16 14W 235x154x71 NP

BOITIER NOVATEL EuroPak-3 18 6W to 13W 235x154x71 <100s

BOITIER NOVATEL EuroPak-3T 18 14W 235x154x71 <100s

BOITIER NOVATEL FlexPak6™ 120 1,8W 147x113x45 <50s

BOITIER NOVATEL FlexPak-G2-V1 14 1,2W 147x113x45 NP

BOITIER NOVATEL FlexPak-G2-V1G 14 1,2W 147x113x45 NP

BOITIER NOVATEL FlexPak-G2-V2 14 2W 147x113x45 NP

OEM NOVATEL OEM628 (OEM6™ Receivers) 120 1,3W 60x100x9,1 <50s

OEM NOVATEL OEMStar 14 0,360W 46x71x13 65s

OEM NOVATEL OEMV-1 (OEMV® Receivers) 36 1W 46x71x13 60s

OEM NOVATEL OEMV-1DF (OEMV® Receivers) 36 1W 46x71x13 60s

OEM NOVATEL OEMV-1G (OEMV® Receivers) 36 1,1W 46x71x13 60s

OEM NOVATEL OEMV-2 (OEMV® Receivers) 72 1,2W 60x100x13 60s


BOITIER NOVATEL ProPak-V3 72 2,8W 185x160x71 60s

OEM SEPTENTRIO AiRx2 OEM 20 3W 61x100x13,5 <75s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx2e HDC 136 1,5W 130x185x46 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx2e OEM 136 1,5W 60x90 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx2eH OEM 272 5W 77x120 <45s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx2eH PRO 272 5W 245x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx2i HDC 136 2W NP <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx2i OEM 136 2W 60x90 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx2L OEM 136 2,9W 60X90 <45s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx2L HDC 136 2,9W 130x185x46 <45s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx3 HDC 136 2,9W 130x185x46 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx3 OEM 136 2,9W 60x90 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx2e@ 48 5W to 7W 160x100x13 <90s

OEMBOITIER SEPTENTRIO PolaRx2e@ OEM 48 5W to 7W 160x100x13 <90s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx2eH 48 5W to 7W 160x100x13 <90s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx3e PRO 136 4,5W 285x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx3eG PRO 136 4,5W 285x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx3eTR PRO 136 4,5W 285x140x37 <45s

Type

Cons

truct

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GPS

GLON

ASS

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CP/IP

,GPR

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Autre

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,CAN

,,…)

Raw

data

NMEA

E/S

RTCM

SC10

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tre(p

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RINC

,…)







































Légende



Interfaces


BOITIER JAVAD GNSS Delta TRE-G3TAJ 216 4,4W 109x35x141 <35s

BOITIER JAVAD GNSS DeltaD Duo-G2 216 2,4W 109x35x141 <35s

BOITIER JAVAD GNSS DeltaD Duo-G2D 216 2,4W 109x35x141 <35s

BOITIER JAVAD GNSS DeltaQ Quattro-G3D 216 NP 109x35x141 <35s

OEM JAVAD GNSS Duo-G2 216 2,2W 100x80 NP



HANDHELD JAVAD GNSS GISmore 216 NP 79x27x123 <35s

OEM JAVAD GNSS Quattro-G3D 216 5,2W 100x120 NP

HANDHELD JAVAD GNSS SigmaD Duo-G2 216 NP 132x61x190 <35s



BOITIER JAVAD GNSS SigmaD-MC Duo-G2 216 3,7W 132x61x190 <35s

BOITIER JAVAD GNSS SigmaD-MC Duo-G2D 216 3,7W 132x61x190 <35s

BOITIER JAVAD GNSS SigmaQ Quattro-G3D 216 NP 132x61x190 <35s

BOITIER JAVAD GNSS SigmaQ-MC Quattro-G3D 216 5,2W 132x61x190 <35s



HANDHELD JAVAD GNSS SigmaS TRE-G3TAJ 216 NP 132x61x190 <35s



BOITIER JAVAD GNSS SigmaS-MC TRE-G3TAJ 216 4,2W 132x61x190 <35s



OEM JAVAD GNSS TRE-G3TAJ 216 3,8W 100x80 NP

OEM JAVAD GNSS TRE-G3TAJT 216 4,3W 100x80 NP





HANDHELD JAVAD GNSS TRIUMPH-1 216 NP 178x96x178 <35s

HANDHELD JAVAD GNSS TRIUMPH-VS 216 NP NP NP

HANDHELD JAVAD GNSS TRIUMPH-4X 216 NP 178x93x178 <35s

BOITIER John Deere StarFire 3000 55 NP NP NP

BOITIER KVH Industries, Inc. CNS-5000 Continuous Navigation System NP 15W 1524x1676x889 NP

BOITIER Leica Geosystems AG GRX1200+ Series 120 3,3W 212x166x79 30s

BOITIER Leica Geosystems AG Leica GR10 120 3,5W 220x200x94 NP

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva GS10 120 3,2W 212x166x79 8

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva GS12 120 1,8W 186x89 8 NP NP NP NP

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva GS15 120 3,2W 196x198 8

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva Uno 10 14 NP 278x102x45 120

HANDHELD Leica Geosystems AG Leica Viva Uno 15 14 NP 323x125x45 120s



OEM NavCom Technology, Inc Sapphire 60 5,3W 120x100x11 <60s NP

BOITIER NavCom Technology, Inc SF-3040 66 6W 203x111 NP NP

BOITIER NavCom Technology, Inc SF-3050M 66 6W 164x117x60 <60s NP

BOITIER NAVIS BPSN 24 13W 240x140x73 150s

69

Type

Cons

truct

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GPS

GLON

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Légende



Interfaces


Type

Cons

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GPS

GLON

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LEO

Nom

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CP/IP

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Raw

data

NMEA

E/S

RTCM

SC10

4Au

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RINC

,…)







































Légende



Interfaces


Disponible

NP Non précisé

N/A Non Applicable

Légende

BOITIER NAVIS CH-4312 24 <20W 78,7x53,6 190s

PUCE NAVIS CH-4706 24 0,3W to 0,9W 35x35x7 50s NP

OEM NAVIS GNSS module 24 1,2W 50x75x15 <90s

OEM NAVIS NAVIOR-24 (CH-4701) 24 1,2W 90X96X15 <90s NP

OEM Navman Wireless OEM Jupiter 3 20 31mW 11x11x2,25 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter 30 xLP 20 56 mW 25,4x25,4x3 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter 31 20 80 mW 71,1x40,6x10 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter 32 xLP 20 56 mW 17x15x2,7 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter J3-a 20 125 mW 30x30 33s

OEM Navman Wireless OEM Jupiter J-F2 48 23 mW 11x11x2,25 <35s

OEM NAVSYNC CW20 / 20 S GPS Receiver 16 < 69mW 21x16,4x2,4 46s

OEM NAVSYNC MS20 GPS Receiver 12 <145mW 21x16,44x2,52 34s

BOITIER NavSys Corporation HAGR (High-gain Advanced GPS Receiver) 12 NP NP 40s

OEM NOVATEL CMA-4048 LGR 24 10W to 13W 1676x1016x163 NP

BOITIER NOVATEL DL-V3 72 3,5W 185x162x76 60s

BOITIER NOVATEL EuroPak-15a 16 6W to 13W 235x154x71 NP

BOITIER NOVATEL EuroPak-15ab 16 14W 235x154x71 NP

BOITIER NOVATEL EuroPak-3 18 6W to 13W 235x154x71 <100s

BOITIER NOVATEL EuroPak-3T 18 14W 235x154x71 <100s

BOITIER NOVATEL FlexPak6™ 120 1,8W 147x113x45 <50s

BOITIER NOVATEL FlexPak-G2-V1 14 1,2W 147x113x45 NP

BOITIER NOVATEL FlexPak-G2-V1G 14 1,2W 147x113x45 NP

BOITIER NOVATEL FlexPak-G2-V2 14 2W 147x113x45 NP

OEM NOVATEL OEM628 (OEM6™ Receivers) 120 1,3W 60x100x9,1 <50s

OEM NOVATEL OEMStar 14 0,360W 46x71x13 65s

OEM NOVATEL OEMV-1 (OEMV® Receivers) 36 1W 46x71x13 60s

OEM NOVATEL OEMV-1DF (OEMV® Receivers) 36 1W 46x71x13 60s

OEM NOVATEL OEMV-1G (OEMV® Receivers) 36 1,1W 46x71x13 60s



BOITIER NOVATEL ProPak-V3 72 2,8W 185x160x71 60s

OEM SEPTENTRIO AiRx2 OEM 20 3W 61x100x13,5 <75s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx2e HDC 136 1,5W 130x185x46 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx2e OEM 136 1,5W 60x90 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx2eH OEM 272 5W 77x120 <45s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx2eH PRO 272 5W 245x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx2i HDC 136 2W NP <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx2i OEM 136 2W 60x90 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx2L OEM 136 2,9W 60X90 <45s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx2L HDC 136 2,9W 130x185x46 <45s

BOITIER SEPTENTRIO AsteRx3 HDC 136 2,9W 130x185x46 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx3 OEM 136 2,9W 60x90 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx2e@ 48 5W to 7W 160x100x13 <90s

OEMBOITIER SEPTENTRIO PolaRx2e@ OEM 48 5W to 7W 160x100x13 <90s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx2eH 48 5W to 7W 160x100x13 <90s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx3e PRO 136 4,5W 285x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx3eG PRO 136 4,5W 285x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx3eTR PRO 136 4,5W 285x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRx4 PRO 184 6W 235x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRxS PRO 136 6W 235x140x37 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx-m OEM 132 600mW 47,5x70 <45s

HANDHELD SOKKIA GIR 1600 12 2,2W 147x100x40 NP NP NP NP

OEM SPIRIT DSP SPIRIT 24 Channel GPS+GLONASS Receiver DuoStar-2000 24 600mW 30x40x6 <30s

LOGICIEL SPIRIT DSP Super-Sensitive Software GNSS-Receiver 32 600mW 30x40x6 <30s

PUCE STMicroelectronics STA5620+STA2058 (Teseo) NP NP NP 39s NP NP NP NP

OEM TOPCON E 112 T 20 2,7W to 3,3W 112 <60s

OEM TOPCON E 160 T 20 3,5W to 4W 168x100x15 <60s

OEM TOPCON G3 160T 20 4W to 5W 160x100x14,2 <60s

HANDHELD TOPCON GMS-110 20 NP 157x48x170 NP


HANDHELD TOPCON GR-3 72 NP NP NP


OEM TOPCON GRS-1 72 1,5W to 2W 72,6x62,51x9 <60s NP NP NP NP

HANDHELD TOPCON Hiper Ga 40 NP 159x173x113 <60s

HANDHELD TOPCON Hiper Gb 40 NP 159x173x113 <60s

HANDHELD TOPCON Hiper II 72 NP NP NP

BOITIER TOPCON Net G3A 144 <4,5W 166x93x275 NP

OEM TOPCON OEM-1 72 1,8W to 2,5W 60x100x13 <60s

OEM TOPCON TG-3 50 1W to 1,2W 72,6x62,5 <60s

BOITIER TRIMBLE AgGPS 106 receiver 8 <2W 155x94 <2,5min

BOITIER TRIMBLE AgGPS 332 receiver 12 3,5W 145x56x218 <2,5min


BOITIER TRIMBLE AgGPS 162 receiver 15 <4W 183x89x190 <2,5min


HANDHELD TRIMBLE AgGPS RTK Base 450 receiver 24 8,5W 240x120x50 NP


OEM TRIMBLE BD950 L1/L2 GPS Receiver 24 1W to 1,5W 100x80x17 NP

OEM TRIMBLE BD960 GNSS Receiver 72 2,1W 100x106,7x12,7 NP

OEM TRIMBLE BD970 GNSS Receiver 220 1,4W to1,5W 100x60x11,6 NP

OEM TRIMBLE BD982 GNSS Heading Receiver 220 2,1W to 2,3W 100x84,9x11,6 NP

OEM TRIMBLE BX960 GNSS Receiver 72 8,8W 261x140x55 NP

CHIPSET TRIMBLE Condor C1011 NP NP 10x11x12 38s

CHIPSET TRIMBLE Condor C1216 NP NP 16x12,2x2,13 38s


CHIPSET TRIMBLE Condor C1919A NP NP 19x19x2,54 38s

CHIPSET TRIMBLE Condor C1919B NP NP 19x19x2,54 38s

CHIPSET TRIMBLE Condor C1919C NP NP 19x19x2,54 38s


OEM TRIMBLE Copernicus® II GPS Receiver 12 NP 19x19x2,54 38s

BOITIER TRIMBLE DSM 232 GPS Receiver 24 4,2W 1148x56x216 NP

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 3000 Series GeoXH Handheld 26 < 4,3W 215x99x77 30s

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 3000 Series GeoXM Handheld 14 <3,7W 215x99x77 30s

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 3000 Series GeoXT Handheld 14 <3,7W 215x99x77 30s

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 6000 Series GeoXH™ Handheld 220 NP 234x99x56 45s

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 6000 Series GeoXT™ Handheld 220 NP 234x99x56 45s

HANDHELD TRIMBLE GPS PAthfinder ProXH 12 <1,6W 106x40x146 30s

70

Type

Cons

truct

eur

Réfé

renc

ede

prod

uits

com

patib

les

GPS

GLON

ASS

GALI

LEO

Nom

bre

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(LBS

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vial

eSc

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eGé

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Cons

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…)

Cons

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TBl

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CP/IP

,GPR

S,

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1PPS

…)

Autre

(USB

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Raw

data

NMEA

E/S

RTCM

SC10

4Au

tre(p

ropr

iéta

ire, A

RINC

,…)







































Légende



Interfaces


BOITIER SEPTENTRIO PolaRx4 PRO 184 6W 235x140x37 <45s

BOITIER SEPTENTRIO PolaRxS PRO 136 6W 235x140x37 <45s

OEM SEPTENTRIO AsteRx-m OEM 132 600mW 47,5x70 <45s

HANDHELD SOKKIA GIR 1600 12 2,2W 147x100x40 NP NP NP NP

OEM SPIRIT DSP SPIRIT 24 Channel GPS+GLONASS Receiver DuoStar-2000 24 600mW 30x40x6 <30s

LOGICIEL SPIRIT DSP Super-Sensitive Software GNSS-Receiver 32 600mW 30x40x6 <30s

PUCE STMicroelectronics STA5620+STA2058 (Teseo) NP NP NP 39s NP NP NP NP

OEM TOPCON E 112 T 20 2,7W to 3,3W 112 <60s

OEM TOPCON E 160 T 20 3,5W to 4W 168x100x15 <60s

OEM TOPCON G3 160T 20 4W to 5W 160x100x14,2 <60s





OEM TOPCON GRS-1 72 1,5W to 2W 72,6x62,51x9 <60s NP NP NP NP

HANDHELD TOPCON Hiper Ga 40 NP 159x173x113 <60s

HANDHELD TOPCON Hiper Gb 40 NP 159x173x113 <60s

HANDHELD TOPCON Hiper II 72 NP NP NP

BOITIER TOPCON Net G3A 144 <4,5W 166x93x275 NP

OEM TOPCON OEM-1 72 1,8W to 2,5W 60x100x13 <60s

OEM TOPCON TG-3 50 1W to 1,2W 72,6x62,5 <60s

BOITIER TRIMBLE AgGPS 106 receiver 8 <2W 155x94 <2,5min



BOITIER TRIMBLE AgGPS 162 receiver 15 <4W 183x89x190 <2,5min




OEM TRIMBLE BD950 L1/L2 GPS Receiver 24 1W to 1,5W 100x80x17 NP

OEM TRIMBLE BD960 GNSS Receiver 72 2,1W 100x106,7x12,7 NP

OEM TRIMBLE BD970 GNSS Receiver 220 1,4W to1,5W 100x60x11,6 NP

OEM TRIMBLE BD982 GNSS Heading Receiver 220 2,1W to 2,3W 100x84,9x11,6 NP

OEM TRIMBLE BX960 GNSS Receiver 72 8,8W 261x140x55 NP




CHIPSET TRIMBLE Condor C1919A NP NP 19x19x2,54 38s

CHIPSET TRIMBLE Condor C1919B NP NP 19x19x2,54 38s

CHIPSET TRIMBLE Condor C1919C NP NP 19x19x2,54 38s


OEM TRIMBLE Copernicus® II GPS Receiver 12 NP 19x19x2,54 38s

BOITIER TRIMBLE DSM 232 GPS Receiver 24 4,2W 1148x56x216 NP

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 3000 Series GeoXH Handheld 26 < 4,3W 215x99x77 30s

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 3000 Series GeoXM Handheld 14 <3,7W 215x99x77 30s

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 3000 Series GeoXT Handheld 14 <3,7W 215x99x77 30s

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 6000 Series GeoXH™ Handheld 220 NP 234x99x56 45s

HANDHELD TRIMBLE GeoExplorer 6000 Series GeoXT™ Handheld 220 NP 234x99x56 45s

HANDHELD TRIMBLE GPS PAthfinder ProXH 12 <1,6W 106x40x146 30s

HANDHELD TRIMBLE GPS Pathfinder ProXRT Receiver 220 NP 240x120x50 NP

HANDHELD TRIMBLE GPS Pathfinder ProXT 12 <1W 106x40x146 30s

HANDHELD TRIMBLE Juno SA handheld 12 NP 129x74x30 30s

HANDHELD TRIMBLE Juno SB handheld 12 NP 129x74x30 30s

HANDHELD TRIMBLE Juno SC handheld 12 NP 129x74x30 30s

HANDHELD TRIMBLE Juno SD handheld 12 NP 129x74x30 30s

HANDHELD TRIMBLE Nomad 900G Series 12 NP 176x100x50 50s

BOITIER TRIMBLE SPS351 Beacon/DGPS 12 4,5W 240x120x50 NP

BOITIER TRIMBLE SPS361 Heading receiver 72 6W 240x120x50 NP

BOITIER TRIMBLE SPS461 GPS Heading Receiver 72 6W 240x120x50 NP

BOITIER TRIMBLE SPS852 GNSS Modular Receiver 220 6W to 8W 240x120x50 NP

OEM TRIMBLE Trimble AP10 Board Set 76 20W 167x100x45 NP




BOITIER TRIMBLE Trimble NetR9 GNSS Reference Receiver 440 3,8W 265x130x55 NP

HANDHELD TRIMBLE Trimble R3 GPS 12 0,6W 95x44x242 NP

HANDHELD TRIMBLE Trimble R4 GPS 72 3,2W 190x109 <25s

HANDHELD TRIMBLE Trimble R5 GPS 72 <5,9W 135x85x24 <10s


HANDHELD TRIMBLE Trimble R7 GNSS 76 < 5,9W 135x85x240 <10s


HANDHELD TRIMBLE Trimble R8 GNSS 220 3,2W 190x112 <10s

HANDHELD TRIMBLE Trimble R8 VRS Rover 76 <3,1W 190x112 10s

HANDHELD TRIMBLE Trimble® 5800 Limited GPS System 24 <2,5W 190x100 NP

CHIPSET u-blox AMY-6M GPS Module 50 67mW 6,5x8x1,2 36s

CHIPSET u-blox LEA-6A GPS Module 50 NP 17x22,4x2,4 32s

CHIPSET u-blox LEA-6H GPS Module 50 NP 17x22,4x2,4 26s

CHIPSET u-blox LEA-6R Dead Reckoning GPS Module 50 NP 17x22,4x2,4 32s

CHIPSET u-blox LEA-6S GPS Module 50 NP 17x22,4x2,4 29s

CHIPSET u-blox LEA-6T GPS Timing Module 50 NP 17x22,4x2,4 29s

CHIPSET u-blox MAX-6C GPS Module 50 NP 10,1x9,7x2,5 27s

CHIPSET u-blox MAX-6G GPS Module 50 NP 10,1x9,7x2,5 26s

CHIPSET u-blox MAX-6Q GPS Module 50 NP 10,1x9,7x2,5 26s

CHIPSET u-blox NEO-6G GPS Module 50 NP 16x12,2x2,4 29s

CHIPSET u-blox NEO-6M GPS Module 50 NP 16x12,2x2,4 32s

CHIPSET u-blox NEO-6Q GPS Module 50 NP 16x12,2x2,4 29s

CHIPSET u-blox UBX-G5000/UBX-G0010 50 64mW 4x4x0,85 29s to 32s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G5010 50 64mW 8x8x0,85 29s to 32s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G6000-BA/UBX-G0010-QA 50 67mW20mW 4x4x0,85 26s to 27s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G6010-NT 50 67mW20mW 5x6x1,1 26s to 27s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G6010-SA 50 67mW20mW 8x8x0,85 26s to 27s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G6010-ST 50 67mW20mW 8x8x0,85 26s to 27s NP NP NP NP

71

Type

Cons

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Réfé

renc

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com

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Légende



Interfaces


Disponible

NP Non précisé

N/A Non Applicable

Légende

HANDHELD TRIMBLE GPS Pathfinder ProXRT Receiver 220 NP 240x120x50 NP

HANDHELD TRIMBLE GPS Pathfinder ProXT 12 <1W 106x40x146 30s

HANDHELD TRIMBLE Juno SA handheld 12 NP 129x74x30 30s

HANDHELD TRIMBLE Juno SB handheld 12 NP 129x74x30 30s

HANDHELD TRIMBLE Juno SC handheld 12 NP 129x74x30 30s

HANDHELD TRIMBLE Juno SD handheld 12 NP 129x74x30 30s

HANDHELD TRIMBLE Nomad 900G Series 12 NP 176x100x50 50s

BOITIER TRIMBLE SPS351 Beacon/DGPS 12 4,5W 240x120x50 NP

BOITIER TRIMBLE SPS361 Heading receiver 72 6W 240x120x50 NP

BOITIER TRIMBLE SPS461 GPS Heading Receiver 72 6W 240x120x50 NP

BOITIER TRIMBLE SPS852 GNSS Modular Receiver 220 6W to 8W 240x120x50 NP





BOITIER TRIMBLE Trimble NetR9 GNSS Reference Receiver 440 3,8W 265x130x55 NP

HANDHELD TRIMBLE Trimble R3 GPS 12 0,6W 95x44x242 NP




HANDHELD TRIMBLE Trimble R7 GNSS 76 < 5,9W 135x85x240 <10s


HANDHELD TRIMBLE Trimble R8 GNSS 220 3,2W 190x112 <10s

HANDHELD TRIMBLE Trimble R8 VRS Rover 76 <3,1W 190x112 10s

HANDHELD TRIMBLE Trimble® 5800 Limited GPS System 24 <2,5W 190x100 NP

CHIPSET u-blox AMY-6M GPS Module 50 67mW 6,5x8x1,2 36s

CHIPSET u-blox LEA-6A GPS Module 50 NP 17x22,4x2,4 32s

CHIPSET u-blox LEA-6H GPS Module 50 NP 17x22,4x2,4 26s

CHIPSET u-blox LEA-6R Dead Reckoning GPS Module 50 NP 17x22,4x2,4 32s

CHIPSET u-blox LEA-6S GPS Module 50 NP 17x22,4x2,4 29s

CHIPSET u-blox LEA-6T GPS Timing Module 50 NP 17x22,4x2,4 29s

CHIPSET u-blox MAX-6C GPS Module 50 NP 10,1x9,7x2,5 27s

CHIPSET u-blox MAX-6G GPS Module 50 NP 10,1x9,7x2,5 26s

CHIPSET u-blox MAX-6Q GPS Module 50 NP 10,1x9,7x2,5 26s

CHIPSET u-blox NEO-6G GPS Module 50 NP 16x12,2x2,4 29s

CHIPSET u-blox NEO-6M GPS Module 50 NP 16x12,2x2,4 32s

CHIPSET u-blox NEO-6Q GPS Module 50 NP 16x12,2x2,4 29s

CHIPSET u-blox UBX-G5000/UBX-G0010 50 64mW 4x4x0,85 29s to 32s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G5010 50 64mW 8x8x0,85 29s to 32s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G6000-BA/UBX-G0010-QA 50 67mW20mW 4x4x0,85 26s to 27s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G6010-NT 50 67mW20mW 5x6x1,1 26s to 27s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G6010-SA 50 67mW20mW 8x8x0,85 26s to 27s NP NP NP NP

CHIPSET u-blox UBX-G6010-ST 50 67mW20mW 8x8x0,85 26s to 27s NP NP NP NP

73

12 EXEMPLES CONCRETS D’APPLICATIONS

Cette section propose au lecteur quatre exemples concrets d’applications d’EGNOS.

• La première application illustre les avantages d’employer EGNOS dans le domaine de l’agriculture de précision.

• La deuxième application explique comment mettre en œuvre EGNOS pour réaliser un système de distribution horaire,

• La troisième application illustre l’utilisation d’EGNOS au travers du service SISNeT,

• Enfin, la dernière illustre l’utilisation des mécanismes d’intégrité d’EGNOS.

12.1 AGRICULTURE DE PRECISION

Contexte de l’application

L’agriculture de précision est utilisée pour faciliter l’exploitation des surfaces agricoles et permet aux exploitants de réaliser des économies substantielles. Elle permet en effet de gérer le rende-ment des parcelles en prenant en compte sa variabilité, le besoin en engrais des plantes et la répartition des semis (gestion des intrants).

Le coût des équipements nécessaires à l’agriculture de précision reste toutefois élevé ce qui restreint son utilisation aux grandes exploitations agricoles. Ceci est en particulier dû au fait que les équipementiers proposent des solutions qui utilisent les techniques RTK ou DGPS. Aujourd’hui EGNOS peut permettre aux agriculteurs d’exploitations petites ou moyennes de disposer d’équipements performants à moindre coût.

Intérêt d’EGNOS

Les deux paramètres clés pour l’agriculture de précision sont :

• La précision de la position pour l’assistance au guidage des engins agricoles,

• La précision de la position d’un passage à l’autre et d’une année sur l’autre, c’est la répétitivité.

EGNOS apparaît particulièrement adapté pour ce type d’application, puisqu’il améliore considé-rablement la précision et la répétitivité du positionnement (par rapport à l’emploi du GPS seul). De plus, les services offerts par EGNOS restent abordables, ne nécessitant que d’utiliser un récepteur mono fréquence beaucoup moins onéreux que les systèmes de positionnement RTK.

74

Architecture

Le schéma ci-après représente l’architecture d’un système simplifié de guidage d’engin agri-cole. Ce système est composé d’une antenne déportée placée sur le toit de l’engin, d’un récep-teur GPS/EGNOS et d’un ordinateur exécutant l’application de guidage. En option, le récepteur peut-être relié à un odomètre permettant d’améliorer la précision du guidage.

FIGURE 30 : Architecture du guidage d’un engin agricole

Fonctionnalités utilisées

L’ensemble des corrections différentielles diffusées par EGNOS est utilisé pour cette applica-tion (cf. section 6.2), i.e.

• Les corrections rapides

• Les corrections lentes

• Les corrections ionosphériques

Comme cela n’est pas nécessaire, le récepteur ne traite pas les informations d’intégrité.

Contrainte récepteur

Il n’y a pas de contrainte particulière sur le récepteur. N’importe quel modèle compatible de l’utilisation d’EGNOS (i.e. calculant l’ensemble des corrections différentielles) conviendra. L’antenne déportée sur le toit du véhicule permet une meilleure réception des signaux GPS et EGNOS.

12 Exemples concrets d’applications

75

Détail de la mise en œuvre

La mise en œuvre du service EGNOS est relativement simple pour ce type d’application. En effet, les corrections différentielles diffusées par EGNOS seront directement prises en compte au niveau du récepteur. Le récepteur est généralement relié à l’ordinateur exécutant l’applica-tion de guidage par une liaison série.

Au démarrage de l’application de guidage, il conviendra cependant :

• d’envoyer au récepteur les paramètres de configuration lui indiquant de prendre en compte EGNOS,

• si nécessaire d’exclure le satellite utilisé pour les tests EGNOS

• si nécessaire de forcer l’utilisation d’EGNOS malgré la diffusion du message type MT0/2.

Si le récepteur utilise le protocole NMEA pour envoyer des données, l’Annexe 5 fournit les détails pour détecter la prise en compte d’EGNOS.

12.2 DISTRIBUTION HORAIRE


La distribution horaire est un système composé d’une horloge mère qui est en charge de synchroniser une ou plusieurs horloges réceptrices filles. Dans cette application l’horloge mère utilisera le temps UTC délivré par EGNOS pour se synchroniser et redistribuera ce temps aux horloges filles.

Intérêt d’EGNOS

On utilise ici le rattachement du temps EGNOS (ENT : EGNOS Network Time) au temps UTC délivré par l’observatoire de Paris UTC (OP) pour synchroniser l’horloge mère.


76

Architecture

FIGURE 31 : Architecture d’un Système de Distribution horaire

L’horloge mère est composée d’un récepteur GPS/EGNOS en liaison avec un moteur d’appli-cation (un microcontrôleur) et d’une antenne intégrée ou déportée. Cette dernière devra avoir « une vue » dégagée pour pouvoir capter les signaux GPS et EGNOS. Le récepteur transmet ses données au microcontrôleur via une liaison série.


Quand le récepteur utilise les données GPS et les données EGNOS pour calculer une position PVT, le temps calculé est le temps ENT. Pour obtenir le temps UTC, un modèle de correction sera utilisé en utilisant les données du message type 12 d’EGNOS.


On considère dans cette application que le récepteur ne prend pas nativement en compte les corrections MT12 envoyée par EGNOS mais est néanmoins capable de calculer une solution PVT à partir des données GPS et des corrections rapides, lentes et ionosphériques (MT2-5, 6, 18, 24 et 26) d’EGNOS. Le récepteur doit pouvoir fournir le message EGNOS complet à l’appli-cation de l’horloge mère. La correction UTC se fera au niveau de cette application.


77


Le microcontrôleur devra initialiser les paramètres du récepteur conformément à la documen-tation constructeur pour qu’il :

• prenne en compte EGNOS

• ignore le cas échéant le message type 0

• exclure si possible l’utilisation du satellite géostationnaire utilisé pour les tests d’EGNOS (Artemis en 2008)

• délivre en plus de la solution PVT, le message EGNOS.

Une fois cette initialisation réalisée, le microcontrôleur devra prendre en compte les messages du récepteur et attendre que celui-ci délivre une solution PVT prenant en compte EGNOS (les protocoles indiquent si la solution est calculée avec GPS seul ou avec un satellite SBAS) et un message EGNOS.

Quand le microcontrôleur à reçu la solution PVT et le message EGNOS, il doit extraire le message type 12 (section 6.4) et corriger le temps UTC comme décrit dans l’Annexe 8.

Le temps UTC obtenu peut alors être envoyé aux horloges filles en corrigeant éventuellement le retard dû au calcul et à la transmission des données.

Ces opérations sont à répéter en fonction de la période de rafraîchissement de la solution PVT envoyée par le récepteur qui est dans la majorité des cas d’une seconde.

12.3 UTILISATION DE SISNET


Dans certains environnements contraints, les signaux GPS et EGNOS peuvent être difficiles à acquérir. Par exemple, lorsqu’un véhicule circule sur une route encaissée entre des rangées d’immeubles, le récepteur à bord du véhicule peut rencontrer des difficultés à recevoir les signaux des satellites. Le positionnement dans ces environnements appelés canyons urbains s’avère alors médiocre. L’usage de SISNeT (cf. 4.1).permet de pallier le problème de réception d’EGNOS. Ce type d’environnement génère également beaucoup de multi-trajets dont l’effet ne peut être traité que par des techniques au niveau du récepteur (RAIM pour identifier et exclure des mesures erronées, algorithmes de réjection de multi-trajets).


78

Architecture

Le système est composé d’un récepteur GPS qui communique avec un équipement exécutant le logiciel de correction EGNOS/SISNeT (module de correction GPS/SISNeT sur le schéma ci-après). L’équipement est composé d’une interface compatible avec le récepteur GPS, d’une connexion Internet et d’une interface permettant d’envoyer les positions corrigées à l’application.

FIGURE 32 : Architecture de connexion à SISNeT

Typiquement, cette architecture peut être réalisée avec un Smartphone qui dispose d’une connexion Bluetooth pour communiquer avec le récepteur et d’une connexion à Internet via GPRS. Le module de corrections peut être réalisé directement dans le Smartphone.


Pour cette application, on utilise les corrections d’EGNOS diffusées via SISNeT mais égale-ment les éphémérides et les paramètres du modèle Klobuchar de correction ionosphériques diffusés par SISNeT.


Pour cette application, il est important que le récepteur GPS n’utilise pas EGNOS nativement puisque les corrections sont appliquées en dehors du récepteur. Le récepteur doit être capable d’envoyer le temps, la position (longitude, latitude, altitude) ainsi que la liste des satellites utilisés pour calculer la solution PVT. C’est le cas de la majorité des récepteurs GPS grand public. En ce qui concerne la connectivité Internet, les messages SISNeT étant compacts (car compressés), la bande passante moyenne nécessaire est d’environs 500 bits/s. De ce fait, une connexion à Internet via GSM ou GPRS est amplement suffisante.


79


Nous allons détailler dans cette section la mise en œuvre du module de correction GPS/SISNeT. La description complète des algorithmes est disponible dans le document DO-229D.

En outre, l’ESA a mis sur son site Internet (http://www.egnos-pro.esa.int/sisnet/publications.html) l’ensemble des publications qui détaillent l’usage de SISNeT.

Le module de correction GPS/SISNeT doit réaliser les opérations suivantes :

Ouvrir la connexion vers le récepteur et le configurer de manière à ne pas utiliser EGNOS (et le SBAS en général).

Ouvrir une connexion vers le serveur SISNeT. Le serveur utilise une connexion TCP/IP stan-dard et les informations échangées sont en texte claire.

Une fois que le récepteur a une position GPS valide, le module doit effectuer les opérations suivantes :

• Décoder du flux NMEA la position GPS et la liste des satellites utilisés,

• Transformer cette position en pseudo-distances (pour chaque satellite). Pour cela on réalise le processus inverse que celui utilisé par le récepteur pour le calcul de position. Ceci est possible par la mise à disposition par le serveur SISNeT des éphémérides des satellites et des paramètres Klobuchar permettant de supprimer les corrections ionosphériques gros-sières réalisées par le récepteur GPS.

• Récupérer le message EGNOS, décompresser le message et appliquer les corrections à chaque pseudo mesure,

• Recalculer une solution de positionnement à partir des pseudos mesures corrigées et des éphémérides.

• Reformater le résultat dans le standard NMEA et le transférer à l’application.

12.4 UTILISATION DU SERVICE D’INTEGRITE


Imaginons qu’un navire souhaite rentrer au port dans des conditions de visibilité réduite. Le problème du navigateur est de s’assurer que sa position est précise et fiable. Le système GPS seul ne lui permet pas d’assurer la fiabilité de sa position. En l’absence d’un système DGPS local, l’utilisation combinée de GPS et d’EGNOS va permettre au navigateur d’augmenter signi-ficativement sa précision mais également de définir un niveau de confiance rattachée à sa position.


80

FIGURE 33 : Exemple d’environnement portuaire

Le niveau de confiance appelé HPL est un rayon centré sur la position courante du navire qui lui assure avec un risque de 10-7 toutes les 150 s qu’il se trouve à l’inté-rieur de ce cercle. EGNOS a été conçu pour garantir la position pour un rayon de 40 m (en horizontal) 99% du temps. En cas d’anomalie sur la constellation GPS, EGNOS aver-tira le navigateur dans les 6 secondes que sa position n’est plus garantie. Le naviga-teur peut alors rentrer au port en toute sécurité sans risquer de s’échouer sur les digues.

Intérêt d’EGNOS

L’intérêt d’EGNOS est d’améliorer la précision en corrigeant les mesures sur les signaux GPS et surtout de fournir le service d’intégrité.

Architecture

FIGURE 34 : Architecture fonctionnelle du Terminal


On utilise dans cette application l’ensemble des messages diffusés par EGNOS décrit section 6.3 et en particulier les paramètres σudre et σgive diffusés par EGNOS.


81


On considère pour cette application que le récepteur ne calcule pas de lui-même le rayon de protec-tion et que c’est le calculateur de navigation qui en a la charge. Dans ce cas, le récepteur doit être en mesure de fournir l’ensemble des données brutes GPS (pseudos mesures, messages de navigation) et l’ensemble des messages EGNOS.


Le récepteur ne fait que fournir au calculateur les données brutes GPS et EGNOS. Il n’a pas vocation à fournir une position. Les étapes pour réaliser ce système sont les suivantes :

• Corriger les pseudos mesures sur chaque satellite GPS à l’aide des messages EGNOS et exclure les pseudos mesures des satellites déclarés ‘Do Not Use’ et ‘Not Monitored’ par EGNOS,

• Calculer une solution PVT à partir de ces pseudos mesures corrigées,

• Calculer en parallèle le niveau de protection HPL en suivant les étapes décrites en annexe 7,

• Afficher à l’utilisateur la position, le niveau HPL et les éventuelles alarmes d’intégrité.


83

AAAIM Aircraft Autonomous Integrity Monitoring ABAS Aircraft Based Augmentation SystemAPV APproach with Vertical guidanceASCII American Standard Code for Information InterchangeASE Agence Spatiale EuropéenneASQF Application Specific Qualification Facility

CCDDS Commercial Data Distribution ServiceCE Commission européenneCE-GPS Complément Européen du GPSCEAC Conférence Européenne de l’Aviation CivileCNES Centre National d’Etudes SpatialesCONUS Continental USCPF Central Processing Facility

DDAB Digital Audio BroadcastDFS Deutsche Flugsicherung GmbHDGAC Direction Générale de l’Aviation Civile DGPS Differential GPSDoD Department of DefenceDOP Dilution of Precision DSNA Direction des Services de la Navigation AérienneDU Do not Use

EECAC European Civil Aviation ConferenceEDAS EGNOS Data Access SystemEGNOS European Geostationary Navigation Overlay ServiceENAV Ente Nazionale di Assistenza al VoloENT EGNOS Network TimeESA European Space Agency (Agence Spatiale Européenne)ESSP European Satellite Services ProviderEWAN EGNOS Wide Area Network

FFD Fault DetectionFDE Fault Detection and ExclusionFP Framework Programme for research and technological development

ANNEXE 1 - Acronymes

84

GGAGAN GPS And GEO Augmented NavigationGBAS Ground Based Augmentation SystemGDOP Geometric Dilution Of PrecisionGIEE Groupement d’Intérêt Economique EuropéenGIVD Grid Ionospheric Vertical DelayGIVE Grid Ionospheric Vertical ErrorGIVEi Indicateur de GIVE GLONASS Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya SistemaGNSS Global Navigation Satellite SystemGPGGA Global positioning system fixed dataGPGLL Geographic position - latitude / longitudeGPGSA GNSS DOP and active satellitesGPGSV GNSS satellites in viewGPRS General Packet Radio ServiceGPS Global Positioning SystemGSM Global System for Mobile Communications

HHAL Horizontal Alert LimitHDOP Horizontal Dilution of PrecisionHPL Horizontal Protection Level

IIAG-GRS International Association of Geodesy - Geodetic Reference SystemID IdentifiantIGP Ionospheric Grid PointIGS International GNSS ServiceINS Inertial Navigation SystemIODE Issue Of Data EphemerisIODFj Issue Of Data Fast Correction jIODI Issue of Data IonosphereIODP Issue Of Data PRNIPP Ionospheric Pierce PointITRF International Terrestrial Reference Frame

JJPL Jet Propulsion Laboratory

MMCC Mission Control CenterMOPS 229D Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment version D)MSAS Multi-functional Satellite Augmentation SystemMT0 Message Type 0


85

NNANU Notice Advisory to NAVSTAR UsersNATS National Air Traffic ServicesNAV-EP Navegação Aérea de PortugaNAVSTAR GPS NAVigation System with Time And Ranging Global Positioning SystemNLES Navigation Land Earth StationNM Not MonitoredNMEA National Marine Electronics AssociationOOACI Organisation de l’Aviation Civile InternationaleOEM Original Equipment ManufacturerOS Open Service (service ouvert)PPACF Performances Assessment And Check out FacilityPCRD Programme Cadre de Recherche et Développement.PDOP Position Dilution of PrecisionPME Petite ou Moyenne EntreprisePPP Positionnement Ponctuel Précis / Precise Point Positioning1PPS 1 Pulse Per SecondPPS Precise Positioning ServicePRN Pseudo Random NoisePVT Position Vitesse TempsRRAIM Receiver Autonomous Integrity MonitoringRDS Radio Data SystemRF Radio FréquenceRIMS Ranging and Integrity Monitoring StationsRINEX Receiver INdependant ExchangeRTCA Radio Technical Commission for AeronauticsRTCM Radio Technical Commission for Maritime ServicesRTK Real-Time KinematicSSA Selective AvailabilitySBAS Satellite Based Augmentation SystemSISNeT Signal In Space through the interNETSOL Safety Of Life (service sécurité de la vie)SPS Standard Positioning ServiceSVN Space Vehicule Number


86

TTCP/IP Transmission Control Protocol / Internet ProtocolTDOP Time Dilution of PrecisionTGD Time Group DelayTTA Time To AlarmTTL Transistor to Transistor LogicUUDRE User Differential Range ErrorUDREI User Differential Range Error IndicatorUERE User Equivalent Range ErrorUIT Union Internationale des TélécommunicationsUTC Universal Time CoordinatedUTM Universal Transverse MercatorVVAL Vertical Alarm LimitVDB VHF Data BroadcastVDOP Vertical Dilution of Precision VHF Very High FrequencyVPL Vertical Protection LevelWWAAS Wide Area Augmentation SystemWGS84 World Geodetic System 1984WiFi Wireless FidelityWN Week NumberXXAL Horizontal or Vertical Alarm LimitXPL Horizontal or Vertical Protection Level XEP Erreur de Positionnement Horizontale ou Verticale


87

ANNEXE 2 - Références

[DR1] : GPS SPS Performance Standard (4th edition, September 2008)

[DR2] : RTCA – MOPS DO-229D (13/12/2006) : Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment

[DR3] : IS-GPS-200 Révision E (08/06/2010) : Navstar GPS Space Segment/Navigation User Interfaces

[DR4] : EGNOS Service Definition Document - Open Service (Ref. EGN-SDD OS V1.1)

[DR5] : EGNOS Safety of Life Service Definition Document (Ref. EGN-SDD SoL, V1.0)

88

A3.1 Généralités

GPS civil et militaire

A l’origine de sa conception, le système GPS était prévu pour une utilisation militaire. Toutefois, il apparut très vite que de nombreux bénéfices pouvaient également être attendus pour les communautés d’utilisateurs civils. Aujourd’hui, la facilité d’utilisation, le faible coût des équi-pements et la précision offerte par le système ont généré un marché considérable (plusieurs dizaines de millions d’équipements vendus chaque année).

Le service PPS (Precise Positioning Service) reste réservé à des utilisateurs autorisés et contrôlés, généralement militaires, tandis que le service SPS (Standard Positioning Service) est offert à la communauté civile internationale.

Jusqu’en 2000, la précision du service standard était volontairement dégradée et induisait 100 mètres d’erreur sur la position horizontale (95%). Cette dégradation, appelée SA (comme Selective Availability) n’est plus active depuis Mai 2000.

L’accès aux services fournis par le GPS est gratuit pour l’ensemble des utilisateurs qui doivent néanmoins disposer d’un équipement capable de traiter les données diffusées par le GPS. Le coût d’un tel équipement varie de quelques euros à plusieurs milliers d’Euros en fonction des fonctionnalités et des performances demandées et des contenus exploités (par exemple carto-graphie, données d’info trafic).

A3.2 Architecture du système

Le système GPS repose sur trois segments :

• le segment spatial, constitué d’une constellation de satellites, assure l’émission des signaux de navigation,

• le segment sol, assure la surveillance et le contrôle du segment spatial. Il fournit notam-ment aux satellites leurs paramètres d’orbitographie à rediffuser aux utilisateurs,

• le segment utilisateur, constitué de l’ensemble des récepteurs GPS qui calculent leurs positions, leurs vitesses et le temps à partir des signaux reçus.

Segment spatial

Le segment spatial du GPS est spécifié comme étant constitué en nominal de 24 satellites répartis régulièrement sur 6 plans orbites circulaires à 20 184 km d’altitude, déphasées de 60° et inclinées de 55° par rapport au plan de l’équateur. Des emplacements additionnels sont par ailleurs prévus lorsque la constellation excède 24 satellites.

ANNEXE 3 - GPS

89

FIGURE 35 : Constellation GPS (source http://pnt.gov)

Dans la pratique, le nombre de satellites GPS opérationnels est supérieur (31 satellites fin 2011).

La période orbitale de chaque satellite est d’environ 12 heures. La configuration de la constel-lation de satellites permet d’avoir à tout moment au moins 6 satellites en vue et un service disponible en tout point du globe, avec néanmoins quelques limitations de disponibilité aux latitudes élevées.

Les satellites GPS embarquent plusieurs horloges atomiques (jusqu’à 4) d’une grande préci-sion qui permettent de dater précisément l’instant où le satellite émet ses données.

Les satellites GPS émettent sur 2 fréquences, appelées L1 (1575.42 MHz) et L2 (1227.6 MHz).

Le service standard est diffusé exclusivement sur L1. Les satellites des blocs IIR-M (lancés à partir de 2003) et II-F (1er lancement réalisé en 2010) diffusent également un signal civil sur la fréquence L2C, tandis que la fréquence L5 est émise sur les satellites II-F.

Segment sol

Les satellites GPS sont contrôlés en permanence par un réseau de 5 stations de contrôle dont la station principale (Master Control Station) se trouve à Colorado Springs. Le segment sol a plusieurs rôles :

• Recaler les horloges atomiques des satellites,

• Elaborer les données permettant à l’utilisateur de calculer une position (éphémérides des satellites, corrections d’horloges),

• Charger à bord des satellites les données précédentes pour les diffuser aux utilisateurs,

• Contrôler et commander les satellites.

ANNEXE 3 - GPS

90

Segment utilisateur

Ce segment désigne les récepteurs GPS. Il est important de garder à l’esprit qu’un récepteur GPS ne fait qu’écouter les signaux envoyés par les satellites et n’établit aucune connexion avec ces derniers. Ainsi un récepteur GPS ne permet pas à un tiers de connaître la position d’un utilisateur à son insu.

Le tableau ci-dessous recense les principaux types d’erreurs que peut habituellement rencon-trer l’utilisateur d’un récepteur GPS.

Type d’Erreur

Orbite et synchronisation d’horloge 1 m

Erreur troposphérique 0,25 m

Erreur ionosphérique 2 m

Bruit du récepteur 0,5 m

Multitrajet 0,2 m

UERE (1 σ) 2,31 m

HDOP fonction de la géométrie des satel-lites visibles 1,1

Erreur de précision de positionnement horizontal (1 σ) 2,54 m

Erreur de précision de positionnement horizontal (2 σ 95 %) 5,08 m

TABLEAU 2 : Bilan d’erreurs GPS : ordres de grandeur typiques

Nota : il s’agit d’ordres de grandeurs typiques, les résultats réels dépendant des conditions rencontrées, notamment : état de la constellation GPS, lieu, date et heure dans la journée, élévation des satellites au dessus de l’horizon, masquages éventuels des satellites par des obstacles, réflexion des signaux sur des obstacles, comportement de l’ionosphère et de la troposphère, âge des données d’orbite et d’horloge diffusées, etc

La somme de ces erreurs permet de déterminer un estimateur appelé UERE (User Equivalent Range Error) qui renvoie à la précision de la mesure de distance entre l’utilisateur et chaque satellite.

ANNEXE 3 - GPS

91

Le calcul de la position par le récepteur

A partir des pseudo-distances, des paramètres orbitaux des satellites et des corrections d’er-reurs, le récepteur peut calculer une position d’une précision décamétrique exprimée en longi-tude, latitude et altitude dans le repère géodésique WGS84 (World Geodetic System 1984).

Le nombre et les positions des satellites utilisé par le récepteur ont une influence sur la préci-sion de la position. En effet, il est nécessaire d’avoir une bonne répartition géométrique des satellites pour minimiser l’erreur de position comme l’illustre la figure ci-dessous.

FIGURE 36 : Impact de la répartition géométrique des satellites

La répartition géométrique est quantifiée par une valeur sans unité appelée Dilution of Precision (DOP). On distingue plusieurs types de DOP :

• GDOP = Geometric Dilution Of Precision

• PDOP = Position Dilution of Precision (3-D)

• HDOP = Horizontal Dilution of Precision (Latitude, Longitude)

• VDOP = Vertical Dilution of Precision (Altitude)

• TDOP = Time Dilution of Precision (Temps)

Plus les DOP sont faibles, meilleure est la précision du point. En effet, si on admet une erreur de mesure σUERE commune pour tous les satellites, on aura une erreur de positionnement XEP égale à :

XEP = σUERE . XDOP (X = G, P, H ou V)

ANNEXE 3 - GPS

Bonne répartition géométrique Mauvaise répartition géométrique

92

Les modèles géodésiques

Les coordonnées (Longitude, Latitude, Altitude) d’un point sont relatives à un modèle géodé-sique donné. Ainsi, le système GPS utilise le système WGS84 mis au point par le DOD US. Ce système modélise la Terre par un ellipsoïde dont le centre est proche du centre des masses de la terre, son axe Z est proche du centre de l’axe de rotation terrestre et le plan OXY est celui de l’équateur. Les caractéristiques du système WGS84 sont les suivantes :

• Exactitude du modèle de l’ordre du mètre ;

• L’ellipsoïde associé est l’IAG-GRS80 ;

• La projection associée est l’UTM.

En fonction des applications, il peut être nécessaire de réaliser des conversions vers d’autres modèles géodésiques. En effet, en France par exemple, le système légal de référence est le Réseau Géodésique Français 1993 (RGF93) avec une représentation plane utilisant la projec-tion Lambert 93.

Les détails sur les différents modèles ainsi que des outils de conversion sont disponibles sur le site internet de l’institut géographique national (IGN : http://www.ign.fr).

A3.3 Intégrité et disponibilité du système GPS

Le segment de Contrôle/Commande du système GPS gère les indisponibilités des satellites. Celles-ci font l’objet d’un rapport publié par les gardes côtes des Etats-Unis d’Amérique appelé NANU (Notice Advisory to NAVSTAR Users). Ces rapports sont disponibles sur le site : http://www.navcen.uscg.gov/GPS/nanu.htm.

Depuis une dizaine d’années, ces indisponibilités des satellites sont de l’ordre de une ou deux par an et par satellite. Ces indisponibilités même si elles restent limitées peuvent occasionner de fortes contraintes d’utilisation.

Plusieurs dysfonctionnements non planifiés du GPS ont par ailleurs été répertoriés comme par exemple :

• des problèmes d’horloge sur des satellites comme en Juillet 2001, ou en janvier 2004 où la panne de l’horloge du PRN23 a engendré une erreur de distance de 285 m avant que le satellite ne soit désigné en mauvaise santé par le système,

ANNEXE 3 - GPS

93

• des erreurs sur la modulation du signal en 1994 où des problèmes de distorsion du signal ont induit des erreurs verticales de 2 à 8 mètres,

• des erreurs sur la diffusion du modèle ionosphérique comme cela fut observé du 28 Mai au 2 Juin 2002,

• des modélisations des orbites de satellite erronées observées du 12 au 22 mars 1993 causant des erreurs de distance de plus de 40 mètres,

• des manœuvres orbitales non déclarées en 1995 où pendant une tempête ionosphérique un satellite est passé en mode détection nucléaire et s’est écarté de son orbite nominale,

• …

EGNOS permet de détecter en temps réel ces dysfonctionnements et de les corriger (correction différentielle ou « Don’t Use »).

ANNEXE 3 - GPS

94

ANNEXE 4 - Elévation d’un géostationnaire

La section qui suit détaille le calcul de l’élévation d’un satellite géostationnaire en fonction de la

position d’observation de l’utilisateur.

Note : Toutes les valeurs doivent être exprimées en radian (la formule pour convertir en radian

un angle exprimé est : Angle (radians) = Angle (degrés) x Pi /180

Notations et valeurs numériques

Rayon de la terre = R = 6 378 km

Apogée Orbite géostationnaire = AG = 35 786 km

La position de l’utilisateur (latitude, longitude) est lat_user, long_user

La position du satellite est repérée par sa longitude (long_sat)

Une longitude Est est positive, Ouest négative

1 ) On calcule les coordonnées de l’utilisateur dans le repère de Greenwich par :

2) On calcule les coordonnées du satellite dans les :

3) On calcule la distance séparant l’utilisateur du satellite :

95

4) On calcule le vecteur unitaire utilisateur-satellite :

5) On calcule le vecteur zénith :

6) On en déduit l’élévation du satellite par :

La figure ci-dessous montre l’évolution de l’élévation des satellites EGNOS pour une longitude nulle.

FIGURE 37 : Evolution de l'élévation des satellites EGNOS en fontion de la latitude

Connaissant l’élévation du satellite et l’environnement immédiat du récepteur, il est ainsi possible de prédire la disponibilité des satellites EGNOS.

ANNEXE 4 - Elévation d’un géostationnaire

96

Le protocole NMEA ne propose pas de solution directe permettant de savoir si le récepteur utilise EGNOS. Il est nécessaire d’interpréter certains messages pour en déduire qu’EGNOS est utilisé par le récepteur (Attention, c’est seulement à partir de la version 2.3 que les informa-tions nécessaires à la détection d’EGNOS ont été normalisées).

La détection du satellite géostationnaire utilisé.

Cette détection se fait via la phrase GSA (GPS DOP and active satellites) qui donne, entre autre, la liste des satellites utilisés par le récepteur. Attention, le numéro du satellite utilise les identificateurs NMEA (NMEA ID). Il est donc nécessaire d’utiliser la table de correspondance suivante :

Satellite PRN NMEA IDARTEMIS 124 37

INMARSAT 3-F2 120 33INMARSAT 3-F5 126 39

Dans le cas ci-dessous le satellite INMARSAT 3-F2 EGNOS (PRN120) est poursuivi.

Champs Exemple DescriptionSentence ID $GPGSAMode 1 A A = Auto 2D/3D, M = Forced 2D/3DMode 1 3 1 = No fix, 2 = 2D, 3 = 3DSatellite used 1 01 Satellite used on channel 1Satellite used 2 20 Satellite used on channel 2Satellite used 3 19 Satellite used on channel 3Satellite used 4 13 Satellite used on channel 4Satellite used 5 33 Satellite used on channel 5Satellite used 6 Satellite used on channel 6

Satellite used 7 Satellite used on channel 7





Satellite used 12 Satellite used on channel 12PDOP 40.4 Position dilution of precisionHDOP 24.4 Horizontal dilution of precisionVDOP 32.2 Vertical dilution of precisionChecksum *0A

Terminator CR/LF

ANNEXE 5 - EGNOS et le NMEA

97

Attention, cela n’est pas suffisant pour en déduire qu’EGNOS est réellement utilisé. En effet, il se peut qu’un satellite EGNOS soit poursuivi par le récepteur (c’est-à-dire que le récepteur alloue un canal de réception à ce satellite) sans utiliser encore les données.

Il faut, en plus de la vérification précédente, identifier le type de solution PVT qui est calculé par le récepteur. Pour cela, il faut analyser le contenu du champ intégrité qui est donné dans les phrases RMC, RMB, VTG ou GLL. Ce champ doit avoir la valeur D (Differential) pour valider que les données d’EGNOS sont prises en compte.

Le tableau ci-dessous montre un exemple de phase RMC :

Champs Exemple DescriptionSentence ID $GPRMCUTC Time 092204.999 hhmmss.sssStatus A A = Valid, V = InvalidLatitude 4250.5589 ddmm.mmmmN/S Indicator S N = North, S = SouthLongitude 14718.5084 dddmm.mmmmE/W Indicator E E = East, W = WestSpeed over ground 0.00 KnotsCourse over ground 0.00 DegreesUTC Date 211200 DDMMYYMagnetic variation Degrees

Magnetic variation E = East, W = West

Integrity D A=autonomous, D=differential, E=Estimated, N=not valable, S=Simulator

Checksum *25

Terminator CR/LF

En conclusion, pour savoir si le récepteur utilise EGNOS et utilise les données de corrections, il faut qu’un des identifiants satellites soit présent dans un message GSA et que le champ inte-grity d’une des phrases RMC, RMB, VTG ou GLL ait la valeur D.

ANNEXE 5 - EGNOS et le NMEA

98

EGNOS transmet des corrections ionosphériques qui vont permettre d’estimer l’erreur ionos-phérique pour chaque IPP. Ces corrections ionosphériques sont diffusées pour chacun des points d’une grille virtuelle située à 350 km d’altitude. Ces points sont appelés IGP (Ionospheric Grid Points).

FIGURE 38 : Principe de l’IPP (Ionospheric Pierce Point)

Les équations suivantes fournissent la latitude (ΦPP) et la longitude (λPP) d’un IPP.

( )Appuppupp cossincoscossinsin 1 ψφψφφ += − exprimé en radians

Avec

qui correspond à l’angle exprimé en radians entre la position de l’utilisateur et la direction de l’IPP ramenée au centre de la Terre.

A est l’angle d’azimut du satellite par rapport à la position de l’utilisateur (Φu, λu), mesuré par rapport à la direction du nord

E est l’angle d’élévation du satellite par rapport à la position de l’utilisateur (Φu, λu), mesuré par rapport au plan tangent local

Re est une approximation du rayon de la Terre (6 378 km)

hI est la hauteur de la densité maximale d’électrons (350km)

+

−−= − EhR

REIe

epp cossin

21πψ

ANNEXE 6 - Calcul des corrections ionosphériques

PP

PP

99

La longitude de l’IPP est donnée par :

Si

Φu>70° et tan(ψPP)cos A>tan(π/2 – Φu) ou si Φu< – 70° et tan(ψPP)cos(A + π)>tan(π/2 + Φu)

alors :

Sinon,

Après avoir calculé l’emplacement de son IPP, l’utilisateur doit sélectionner les IGP à utiliser pour l’interpolation de la correction ionosphérique et de sa variance. Cette opération est effec-tuée à partir des informations fournies dans le masque ionosphérique et doit être faite en tenant compte du fait que l’IGP est surveillé (« monitored »), non surveillé (« not monitored ») ou à ne pas utiliser (« don’t use »). Si l’un des IGPs est identifié comme « not monitored », l’interpola-tion se fait à l’intérieur d’un triangle contenant l’IPP. Si deux IGPs sont « Not Monitored » il faut élargir la cellule d’interpolation.

L’ensemble des règles de sélection des IGPs est fourni à la section A4.4.10.2 de l’Annexe A du DO-229D [DR2].

L’ensemble des règles d’interpolation du délai ionosphérique vertical de l’IPP et de sa variance est fournie en A4.4.10.3 de l’Annexe A du DO-229D [DR2].

FIGURE 39 : Principe d’interpolation des IPP


100


Une fois que l’utilisateur calcule l’erreur verticale au niveau de l’IPP, il doit alors multiplier cette erreur verticale par le Facteur d’Oblicité Fpp pour obtenir la correction ionosphérique ICi à ajouter à la mesure de pseudo-distance :

dans laquelle Fpp est défini ainsi :

Le σ2UIRE est alors calculé ainsi :

σ2UIRE = F2

pp . σ2

UIVE

FIGURE 40 : Evolution du Facteur d’Oblicité en fonction de l’Elévation

101

Le paramètre HPL est défini comme le rayon d’un cercle situé dans le plan horizontal (i.e. tangent à l’ellipsoïde WGS84), de centre la position vraie de l’antenne, décrivant ainsi la zone qui est assurée de contenir la position horizontale calculée.

Le HPL permet d’estimer une borne sur les erreurs de position. Il est calculé au niveau du récepteur ou de l’équipement à partir d’informations transmises par le système EGNOS, des paramètres propres au récepteur et de facteurs géométriques.

Les paramètres suivants, transmis par EGNOS, sont nécessaires pour élaborer les niveaux de protection :

• UDRE (User Differential Ranging Error) qui caractérise l’estimation des erreurs résiduelles sur les corrections orbite/horloge de chaque satellite

• GIVE (Grid Ionospheric Vertical Error) qui décrit le niveau d’erreur potentiel des corrections ionosphériques

Pour cela il est nécessaire de récupérer les messages EGNOS suivants :

• Le type de message 1 pour obtenir le masque de PRN

• Les types de message 2-5, 6, 24 pour les erreurs d’orbite et d’éphémérides (UDRE)

• Les types de message 18 et 26 pour l’erreur ionosphérique (GIVE)

Dans cette formule, la valeur de KH,NPA est fixée à 6,18 pour les phases NPA, et donc pour le domaine aéronautique, correspondant à une probabilité de non-intégrité de 1.10-7/hr.

Ce paramètre peut néanmoins être modifié pour d’autres applications, par exemple terrestres, permettant ainsi de disposer de HPL réduits pour des probabilités de non-intégrité plus impor-tantes. Ainsi les valeurs de KH,NPA peuvent être:

• 3,717 pour une probabilité de non-intégrité de 10-3

• 3,034 pour une probabilité de non-intégrité de 10 -2

• etc.

ANNEXE 7 - Calcul du niveau de protection HPL

102


5/7

__________________________________________________________________

Page 96, Remplacer page entière par texte suivant :

Pour une solution de navigation calculée à partir de la méthode des moindres carrés, S est

défini par :

S GT T

s s ss s s

s s ss s s

east east east N

north north north N

U U U N

t t t N

, , ,

, , ,

, , ,

, , ,

1 2

1 2

1 2

1 2

1

W G G W

Avec:

Gi = [-cos Eli sin Azi -cos Eli cos Azi -sin Eli 1] = ième ligne de G, et

2

22

21

100

010

001

N

W

* σ2i,flt représente la variance des résidus de correction rapides et lentes (Fast and Long Term

Corrections), il peut être calculé ainsi :

)10(1,

)10(0,

22222

2

2

TypeMessageRSSifUDRE

TypeMessageRSSifUDRE

UDREerltcrrcfcUDRE

UDREerltcrrcfcUDRE

flt

Où :

RSSUDRE = root-sum-square flag dans Message Type 10

UDRE = model parameter du Message Type 2-6, 24

UDRE = UDRE factor for user location, si défini dans Message Type 27 ou 28, sinon UDRE vaut 1 (voir point spécifique ci-dessous)

fc , rrc , ltc , er = paramètres de dégradation pour respectivement données de correction rapides, correction du range rate, correction long terme ou message de navigation GEO, et applications en route à NPA

Pour plus de précision, se reporter à l’appendice A, section A.4.5.1 du DO229D

= (GT Modifs Guide EGNOS FR.doc

103


6/7

* σ2i,UIRE est la variance des erreurs de correction ionosphérique, telle que définie dans l’Annexe 6.

Pour plus de précision, se reporter à l’appendice A, sections A.4.4.10 et A.4.5.2 du DO229D

* σ2i,tropo représente le carré de l’erreur résiduelle de correction troposphérique, celle-ci étant

définie :

)(, Elm iTVEtropoi

Où:

L’erreur verticale troposphérique TVE = 0.12 mètres,

Un calcul simplifié de la valeur m(Eli) peut être obtenue par l’équation ci-dessous pour des angles d’élévation satellite [Eli] supérieures à 4:

m ElEli

i

( ).

. sin (

10010 002001 2 )

Pour plus de précision, se reporter à la section A.4.2.4 du DO229D

* σ2i,air est donné par la formule σ2

i,air = σ2i,noise+ σ2

i,multipath+ σ2i,divg avec :

avec θ élévation du satellite exprimée en degrés. )10/)((53,013,0][ i

multipath ei

, en appliquant une interpolation

linéaire entre ces deux valeurs (valeur min de l’élévation = 5° et valeur max = 90°)

max_15,0min_36,0

][][ 2/122

signalNiveausisignalNiveausi

ii divgnoise

Définition du UDRE :

Le paramètre UDRE est un facteur multiplicatif du UDRE appliqué à l’intérieur ou à l’extérieur de zones définies (5 au maximum), tous ces paramètres étant fournis via le MT27 ou 28.

Pour EGNOS, le MT27 est utilisé, mais de manière basique, la zone définie étant la zone ECAC, avec un UDRE maximal en dehors de la zone.

__________________________________________________________________


6/7




définie :

)(, Elm iTVEtropoi

Où:



m ElEli

i

( ).

. sin (

10010 002001 2 )






multipath ei



max_15,0min_36,0

][][ 2/122


ii divgnoise




__________________________________________________________________


6/7




définie :

)(, Elm iTVEtropoi

Où:



m ElEli

i

( ).

. sin (

10010 002001 2 )






multipath ei



max_15,0min_36,0

][][ 2/122


ii divgnoise




__________________________________________________________________


105

Les données EGNOS permettent de rattacher le temps EGNOS (ENT=EGNOS Network Time) avec le temps de référence UTC. Ce rattachement du temps ENT est réalisé à partir des para-mètres issus du message Type 12. Celui-ci est constitué d’un préambule de 6 bits, de l’identificateur de message sur 6 bits (= 12), suivi de 104 bits d’information concernant les paramètres UTC.

Le détail des paramètres de rattachement est fourni dans le chapitre A.4.4.15 du DO229D [DR2]. La définition des paramètres, ainsi que les algorithmes à utiliser sont définis dans les sections 20.3.3.5.1.6 et 20.3.3.5.2.4 du IS-GPS-200 [DR3], avec la différence que les para-mètres utilisés rattachent le temps UTC au temps EGNOS au lieu du temps GPS.Il existe entre l’UTC et le temps ENT trois équations à appliquer selon la relation entre la date effective et le temps ENT de l’utilisateur.Nota : l’utilisateur doit tenir compte de la troncature de WNLSF, WNt et WN aux huit bits les moins

significatifs du numéro complet de la semaine qui compte un total de 10 bits.

Condition a) de l’IS GPS 200D

Quand la date effective (indiquée par les valeurs de WNLSF et DN) ne se situe pas dans le passé (par rapport au temps présent de l’utilisateur) et que le temps présent de l’utilisateur ne tombe pas dans l’intervalle temporel commençant six heures avant le temps effectif et se terminant six heures après le temps effectif, le temps UTC est fourni par l’équation suivante :

tUTC = (tE - ∆tUTC) [modulo 86400] secondes

Avec, ∆tUTC = ∆tLS + A0 + A1(tE - tot + 604800 (WN - WNt)) seconde

tE = Temps EGNOS estimé par l’utilisateur (en seconde, exprimé en relatif par rapport au début/fin de la semaine);

WN = Numéro de la semaine en cours (dans la sous-trame 1 du message de navigation GPS)

Condition b) de l’IS GPS 200D

Quand le temps en cours de l’utilisateur est compris dans la fenêtre temporelle commençant six heures avant le temps effectif et se terminant six heures après le temps effectif, le temps UTC est fourni par l’équation suivante :

tUTC = W[modulo (86400+∆tLSF-∆tLS] secondes

où W=(tE-∆tUTC-43200) [modulo 86400] + 43200 secondes

et la définition de ∆tUTC (voir a)) s’applique pendant toute la période de transition.

Condition c) de l’IS GPS 200D

Quand la date effective de la présence de la seconde intercalaire, telle qu’elle est indiquée par les valeurs de WNLSF et DN, se situe dans le passé (par rapport au temps en cours de l’utilisa-teur), la relation donnée pour tUTC sous la condition a) reste valable mais la valeur de ∆tLSF se substitue à celle de ∆tLS, soit :

tUTC = (tE - ∆tUTC) [modulo 86400] secondes

Avec, ∆tUTC = ∆tLSF + A0 + A1(tE - tot + 604800 (WN - WNt)) seconde.

ANNEXE 8 - Rattachement au temps UTC

107

Une façon de représenter à la fois la disponibilité et l’intégrité d’EGNOS sur un même graphique est d’utiliser un diagramme dit de « Stanford ». Ce type de graphique, initialement utilisé pour la validation des systèmes SBAS, représente pour une position connue, la limite de protection (VPL ou HPL) en fonction des erreurs observées (verticales ou horizontales).

Les valeurs de limite d’alarme (VAL ou HAL) sont indiquées sur les deux axes, ainsi que la droite y=x permettant d’identifier les évènements de non intégrité. S’il n’y a aucun défaut d’intégrité, les XPL doivent se situer à gauche de cette droite (XPL>XPE). De plus, la disponibilité est calculée à partir du nombre d’échantillons de XPL inférieurs à XAL (puisque si XPL>XAL, alors aucune garantie d’intégrité ne peut être établie pour la position calculée).

FIGURE 41 : Représentation de Stanford

• Si XPL > XAL (zone grise) : Le service d’intégrité de navigation n’est pas disponible

• Si XPL<XAL et

- XPE< XPL (zone verte) : Cas nominal du service d’intégrité

- XPL< XPE < XAL (zone orange) : Perte de l’intégrité système, pas d’intégrité des données

- XPL< XAL< XPE (zone rouge) : Perte de l’intégrité de navigation au niveau utilisateur, le système fournit à l’utilisateur une alarme en moins de 6 secondes.

ANNEXE 9 - Représentation de Stanford

Table des matières0 INTRODUCTION 7

1 POURQUOI EGNOS ? 9 1.1 Les sytèmes de navigation par satellites de Transit à Galileo 9 1.2 GPS : Principe de fonctionnement, Performances et Limitations 10 1.2.1 Principe fonctionnement 10 1.2.2 Performances 13 1.2.3 Limitations 13 1.3 Les systèmes d’augmentations 14 1.3.1 Les systèmes d’augmentation terrestres 15 1.3.2 Les techniques au niveau du récepteur : le RAIM 17 1.3.3 Les systèmes d’augmentations spatiaux 18 1.4 EGNOS 21

2 EGNOS : QUELS AVANTAGES ? 23 2.1 Les avantages 23 2.2 Comment en bénéficier ? 23 2.3 Terminologie des services 24 2.4 Quelles performances ? 24 2.4.1 Précision 24 2.4.2 Intégrité 25 2.4.3 Rattachement au temps UTC 27 2.4.4 Repère de référence EGNOS 27 2.5 Couverture 27

3 L’ARCHITECTURE D’EGNOS 31 3.1 Etape 1 : Collecter les mesures et données provenant des satellites GPS 32 3.2 Etape 2 : Calculer les corrections différentielles et estimer les erreurs résiduelles 33 3.3 Etape 3 : Transmettre aux utilisateurs, les messages EGNOS 34 4 LES AUTRES MOYENS D’ACCEDER A EGNOS 35 4.1 SISNET (Signal In Space through the interNET) 35 4.2 EDAS (EGNOS Data Access System) 36

5 LES MESSAGES EGNOS 37 5.1 Taille et débit 37 5.2 Les types de message 37 5.3 Structure type des messages 37 5.4 La période de validité des messages 38 5.5 Cas particulier des messages de type 0 et de type 0/2 40 5.5.1 A quoi servent-ils ? 40 5.5.2 Quels impacts pour mon récepteur ? 40

6 COMMENT UTILISER LES MESSAGES 41 6.1 Appliquer le masque de PRN 41 6.2 Utiliser les corrections différentielles 42 6.2.1 Généralités sur les corrections différentielles 42 6.2.2 Issue of data 42 6.2.3 Les corrections inosphériques 43 6.2.4 Les corrections lentes 46 6.2.5 Les corrections rapides 47 6.2.6 Cas particulier du Message type 24 48 6.3 Utiliser les informations d’intégrité 48 6.3.1 Génération des alarmes et des niveaux de protection 48 6.3.2 Cas particulier du Message type 6 49 6.4 Utiliser les informations de temps 50 6.5 GEO Ranging 50

7 PERFORMANCES COMPAREES DE GPS ET D’EGNOS 51 7.1 Précision 51 7.2 Intégrité 53 7.3 Disponibilité 54

8 LIMITATIONS 55

9 COMMENT CONNAITRE LE STATUT D’EGNOS ? 57 9.1 Statut du programme 57 9.2 Statut courant des satellites GEO 57 9.3 Outils utiles 57

10 EVOLUTIONS 59

11 COMMENT CHOISIR SON RECEPTEUR ? 61

12 EXEMPLES CONCRETS D’APPLICATIONS 73 12.1 Agriculture de précision 73 12.2 Distribution horaire 75 12.3 Utilisation de SISNeT 77 12.4 Utilisation du service d’intégrité 79

Table des annexes

ANNEXE 1 ACRONYMES 83

ANNEXE 2 REFERENCES 87

ANNEXE 3 GPS 88

ANNEXE 4 ELEVATION D’UN GEOSTATIONNAIRE 94

ANNEXE 5 EGNOS ET LE NMEA 96

ANNEXE 6 CALCUL DES CORRECTIONS IONOSPHERIQUES 98

ANNEXE 7 CALCUL DU NIVEAU DE PROTECTION HPL 101

ANNEXE 8 RATTACHEMENT AU TEMPS UTC 105

ANNEXE 9 REPRESENTATION DE STANFORD 107

Remerciements

Ont participé à l’élaboration de ce document :

- MM. A. ALLIEN et C. TAILLANDIER de la Société FDC,

- Mmes C. CAPO et K. PRISELKOW de l’Atelier de Conception Multimédia du Centre National d’Etudes Spatiales (CNES),

- MM. J. LEGENNE, J. MARECHAL et M. JEANNOT du CNES, avec le support d’autres experts du CNES que nous remercions pour leur aide.

Les auteurs vous remercient par avance des remarques que vous pourrez apporter sur ce guide, à sa lecture et à son usage, et de toutes suggestions d’améliorations qui vous paraîtraient utiles.

Les commentaires sont à envoyer à l’adresse suivante :

[email protected]

guide egnos - sciences-techniques.cnes.fr/fr | le site

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