Source : Tutoriel Garmin
- opérationnel depuis 1993
Le GPS fournit des informations sur :
la position
la vitesse
le temps
V.3.3 - Dernière mise à jour : 29/03/2024
ou
Qu'est-ce que c'est ?
Exemple de quelques-uns des (Global Navigation Satellite System) GNSS :
- GPS (Global Positioning System, Système de positionnement à échelle mondiale), mais il y en a d'autres :
- Galileo le système Européen
- GLONASS le système Russe
- Beidou (également appelé Compass) le système Chinois
La géodésie étudie les formes de la Terre
- On retrouvera tous ces développements dans : la fiche mémo 2.1 du cours de SIG
Notion de canevas traditionnel puis moderne
- On retrouvera tous ces développements dans : la fiche mémo 2.2 du cours de SIG
Comment se repérer à la surface de la Terre
- On retrouvera tous ces développements dans : la fiche mémo 2.3 du cours de SIG
Des signaux satellitaires pour se repérer à la surface de la Terre
Ou : "Comment passer des étoiles naturelles aux étoiles artificielles pour se repérer, de jour, par temps couvert... ?"
NAVigation System by Timing and Ranging - Global Positioning System
- conçu par l'US Department of Defense (US DoD) en 1970
- 24 satellites à environ 20 000 km d'altitude (I = 55°)
fig. 1 - Une constellation de 31 satellites donc 24 servent en permanence
Source : Tutoriel Garmin- opérationnel depuis 1993
Le GPS fournit des informations sur :
la position
la vitesse
le temps
C'est un système à 3 composantes appelées "segments" :
au sol, deux segments :
- le segment de contrôle ;
- le segment utilisateur.
en l'air, un seul segment :
- le segment espace
fig. 2 - Le "segment" spatial et les "segments" sol et contrôle
Source : Tutoriel Garmin
Le segment de contrôle :
- assure la gestion du système ;
- est basé à Falcon près de Colorado Springs (Colorado) aux États-Unis ;
- comprend également quatre stations de surveillance dispersées sur le globe et survolées par chacun des satellites.
fig. 3 - Poste de contrôle au sol de la station de poursuite d'Hawaï
Source : www.nasa.gov
fig. 4 - Où se trouvent les stations de poursuite du segment sol par rapport à la station de contrôle ?
Source : educnet
Le segment spatial est composé des satellites NAVSTAR.
NAVSTAR (NAVigation System by Timing and Ranging, système de navigation par repérage de temps et mesurage de distances)
Caractéristique du segment spatial :
- constellation de 31 satellites (durée de vie nominale = 10 ans) ;
- évolution de ces satellites sur 6 plans orbitaux (inclinaison d'environ 55 ° sur l'équateur)
- orbite quasi circulaire à une altitude de 20 000 à 20 500 km;
- révolution de 11 heures 58 minutes 02 secondes, soit un demi jour sidéral.
(Pour que les satellites, vus du sol, reprennent la même position dans le ciel au bout d'un jour sidéral.)
Chaque satellite émet des signaux radio de faible puissance,
- sur plusieurs fréquences (désignées L1, L2, etc.) ;
- qui voyage en "ligne de vue", cela signifie :
- qu’ils passent au travers des nuages, du verre et du plastique ;
- qu’ils ne passent pas au travers des bâtiments ou des montagnes.
Pour les récepteurs GPS civils :
- réception de la fréquence L1 sur 1575.42 MHz, bande UHF (bande d’ondes décimétriques).
La fréquence L1 contient deux signaux (dit pseudo-aléatoires) :
- le code Protégé (P-code)
- le code d’acquisition globale (C/A).
Chaque satellite émet un identifiant (code unique)
=> permettant son identification par les récepteurs GPS.
Comme c'est une technologie militaire, pour contrer la manipulation des données du code P, celui-ci est brouillé afin d’éviter les accès non autorisés. Ce système est dit : Anti-spoofing (anti-manipulation de données).
=> qui contient :
- l’orbite du satellite ;
- des informations relatives à heure d'émission fournie par l’horloge atomique embarquée [précises à la nanoseconde (10-6 s)] ;
- des messages d’état général du satellite ;
- un modèle de délai ionosphérique
Pour calculer la distance entre le satellite et le récepteur GPS, on calcule le temps de voyage du signal.
Distance = Temps de trajet * Vitesse de la lumière
- Le signal se propage à la vitesse de la lumière
- Temps de trajet = comparaison du décalage (déphasage) entre l'horloge du satellite et celle du récepteur
C'est nous avec notre récepteur.
Il existe plusieurs catégories de récepteurs. Ces classements sont fonction des objectifs.
Les canadiens du NRCAN les classent en 3 catégories par exemple :
Leurs caractéristiques sont les suivantes => téléchargement du pdf du NRCAN
La différence repose, entre autres, sur la capacité du récepteur à intégrer des corrections en temps réel.
Le projet contributif OpenStreetMap propose un autre classement.
Il est fonction de la capacité des récepteurs à restituer des itinéraires. Une revue des "loggers" : http://wiki.openstreetmap.org/wiki/GPS_Reviews
Un exemple d'utilisation est décrit à l'adresse suivante : OpenStreetMap, la base d'un nouveau plan Michelin
Voir à la fin de la fiche mémo 5.2
NB : les mots suivis de "*" font partie du vocabulaire géographique, donc leur définition doit être connue. Faites-vous un glossaire.
