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Sources :Guide GPS VFR du SEFA Cépaduès p355 Internet.

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1 Sources :Guide GPS VFR du SEFA Cépaduès p355 Internet

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3 Le GPS réalise un vieux rêve : celui de pouvoir se repérer dans le temps et lespace ! Il permet daméliorer la précision dune navigation dégrossie à lestime et diminuer la charge de travail par une bonne organisation des taches

4 Comprendre son fonctionnement, connaître ses limitations Lutiliser de manière optimale en évitant ses pièges

5 Le G.N.S.S. Global Navigation Satellite System Lacronyme GNSS englobe l'ensemble des systèmes de navigation par satellite : Système militaire Américain Système militaire Américain NAV STAR-GPS (1995/2000) NAVigation System Time And Ranging- Global Positioning System Système Soviétique Système Soviétique GLONASS (1995/2009) GLObal NAvigation Satellite System Système Européen (en création) Système Européen (en création) GALILEO (2013)

6 Le G.N.S.S. système mondial (OACI) Un système GNSS doit satisfaire à certaines exigences : Infos de navigation en temps réel avec : Une disponibilité continue Un certain niveau de précision Assurer l'intégrité des informations fournies Lutilisateur doit pouvoir vérifier et/ou de s'assurer que la position affichée est bonne et sûre Garanties et responsabilités quant aux incidents éventuels de fonctionnement

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8 Composition du système GPS : Trois éléments distincts : Le segment spatial Le segment de contrôle Le segment utilisateur

9 Le segment spatial : Le segment spatial : Le système utilise un réseau de 24 satellites Il existe 6 orbites de 4 satellites Chaque orbite fait un angle de 55° avec léquateur La distance terre satellite est sensiblement de Km

10 Le segment spatial : Le segment spatial : Chaque satellite connaît sa position précise ainsi que lheure grâce à une horloge atomique Il émet continuellement de manière omnidirectionnelle : Les almanachs (position constellation) Les éphémérides (position du satellite) Lheure corrigée denvoi du message Paramètres de correction ionosphérique Des codes pour mesurer la distance Létat de santé du satellite

11 Le segment de contrôle : Le segment de contrôle : 5 stations de surveillance réparties autour de la terre pour : Suivre les satellites Calculer leur position (éphémérides) Recaler leurs horloges atomiques

12 Le segment de contrôle : Le segment de contrôle : 5 stations de surveillance réparties autour de la terre pour : Suivre les satellites Calculer leur position (éphémérides) Recaler leurs horloges atomiques

13 Le segment utilisateur : Le segment utilisateur : Lantenne de réception Le récepteur/calculateur GPS Une interface Ex : Le GPS 150

14 Le segment utilisateur : Le segment utilisateur : Lantenne de réception Le récepteur/calculateur GPS Une interface Ex : Le GNS 430

15 Le segment utilisateur : Le segment utilisateur : Lantenne de réception Le récepteur/calculateur GPS Une interface Ex : Le GNS 530

16 Le segment utilisateur : Le segment utilisateur : Lantenne de réception Le récepteur/calculateur GPS Une interface Ex : Le GNS 1000

17 Calcul de la position : Il y a dabord un calcul de distance entre plusieurs satellites et le récepteur Tps / c = D Ordre de grandeur de temps : D=21000 Km Tps? / = 0,07 s Quelle distance représente 1 μs ? X = 300 m !

18 Calcul de la position : Le calcul pour un satellite nous donne une distance, on se trouve donc sur une sphère autour de celui-ci

19 Calcul de la position : Idem avec un 2 iéme satellite, on trouve alors à lintersection des 2 sphères 3000 Km

20 Calcul de la position : Avec un 3 iéme satellite on obtient un volume triangulaire « 3D » 50 Km

21 Calcul de la position : En faisant lintersection avec la terre on obtient 1 point

22 Calcul de la position : En faisant lintersection avec la terre on obtient 1 point

23 Calcul de la position : Petit problème : tous nos calculs sont basés sur une heure très précise or si le satellite possède une horloge atomique recalée par les stations sol, ce nest pas le cas de votre récepteur !

24 Calcul de la position : Mise à lheure du récepteur : On calcule son erreur : Si son horloge est en retard, le récepteur croira que les satellites sont plus loin donc les cercles seront plus grands

25 Calcul de la position : Mise à lheure du récepteur : On calcule son erreur : Si son horloge est en avance, le récepteur croira que les satellites sont plus près donc les cercles seront plus petits

26 Calcul de la position : Mise à lheure du récepteur : Il suffit davancer ou retarder lhorloge du récepteur jusquà ce que les cercles se coupent en 1 seul point

27 Calcul de la position : Mise à lheure du récepteur : Pour affiner lheure (sphères épaisses) on synchronise un code pseudo aléatoire généré par le satellite (connu du récepteur)

28 Calcul de la position : Mise à lheure du récepteur : Pour affiner lheure (sphères épaisses) on synchronise un code pseudo aléatoire généré par le satellite (connu du récepteur)

29 Calcul de la position : En résumé, pour déterminer une position, combien y a-t-il dinconnues ? XYZ Et la 4 ième dimension : T Il faut donc 4 équations donc 3 satellites + la terre (modélisée) Ou 4 satellites

30 Calcul de la position : Modélisation de la terre On a défini une référence ECEF (Earth-Centered, Earth-Fixed)

31 Calcul de la position : Modélisation de la terre Cette référence est une ellipsoïde qui suit plus ou moins la surface de la terre En Europe nous utilisons WGS 84 (World Geodesique System 1984)

32 Calcul de la position : Modélisation de la terre Il en résulte une erreur entre cette ellipsoïde et le niveau moyen des océans On lappelle GUND (Geodoide UNDulation) Laltitude donnée par le GPS est donc par rapport cette ellipsoïde

33 Calcul de la position : Modélisation de la terre Londulation du Géoïde est donnée sur les AIP En France elle est en moyenne de 150 Ft

34 Les erreurs : le monde nest pas parfait ! La précision est dépendante de : Milieu de propagation (ionosphère, troposphère, multi trajets, interférences) Milieu de propagation (ionosphère, troposphère, multi trajets, interférences) Dérives des horloges atomiques Dérives des horloges atomiques Erreur déphémérides Erreur déphémérides Position du satellite sur lorbite Position du satellite sur lorbite Dilution géométrique (écartement des satellites : GDOP ou DOP Dilution Of Precision Dilution géométrique (écartement des satellites : GDOP ou DOP Dilution Of Precision Dégradation volontaire (S/A) fini en 2000 Dégradation volontaire (S/A) fini en m Depuis 2000

35 Les erreurs : le monde nest pas parfait ! La précision est dépendante de :

36 Les erreurs : le monde nest pas parfait ! Il faut aussi recevoir un nombre suffisant de satellites (qui fonctionnent)

37 Correction des erreurs : Revenons sur le schéma GNSS

38 Correction des erreurs : GBAS (Ground Base Augmentation System)

39 Correction des erreurs : GBAS (Ground Base Augmentation System) Autrement appelé le D GPS Une station (phare, balise…) qui connaît sa position précise, la compare avec sa position GPS et envoie une correction Limitation : plus on séloigne de la station, moins cest précis

40 Correction des erreurs : GBAS (Ground Base Augmentation System) En équipant les aérodromes, on arrive à une très grande précision qui permettra même de faire des finales de précision GBAS CAT I (2010), GBAS CAT II et III (2012)

41 Correction des erreurs : GBAS (Ground Base Augmentation System) GBAS CAT I (2010), GBAS CAT II et III (2012) Avec la possibilité de choisir des plans et des axes différents (voire courbes)

42 Correction des erreurs : GBAS (Ground Base Augmentation System) GBAS CAT I (2010), GBAS CAT II et III (2012) De même pour les départs Les avions doivent être équipé GBAS CAT I

43 Correction des erreurs : SBAS (Satellite Base Augmentation System)

44 Correction des erreurs : SBAS (Satellite Base Augmentation System) Il est composé de : Stations sol (40 pour EGNOS) Stations sol (40 pour EGNOS) Satellites (2 pour EGNOS) Satellites (2 pour EGNOS) Il permet de : Corriger la position (suivant le principe du DGPS) la précision passe de 20m à 2m Corriger la position (suivant le principe du DGPS) la précision passe de 20m à 2m Renseigner en temps réel les utilisateurs de GPS sur la qualité de signaux reçu Renseigner en temps réel les utilisateurs de GPS sur la qualité de signaux reçu

45 Correction des erreurs : SBAS (Satellite Base Augmentation System) Les différents systèmes à travers le monde

46 Correction des erreurs : ABAS (Aircraft Base Augmentation System)

47 Correction des erreurs : ABAS (Aircraft Base Augmentation System) Intégrité du système : Le système fourni une alarme au pilote lorsque la navigation na plus la précision requise Elle est faite à bord de l'aéronef par l'équipement lui même RAIM (Receiver Anonymous Integrity Monitoring) Pour cela on a besoin de 5 satellites suffisamment espacés (ce qui nest pas le cas 100% du temps) Certains récepteurs utilisent aussi des moyens radio nav

48 Correction des erreurs : En résumé

49 Correction des erreurs : Noubliez pas la vue est aussi un moyen !

50 Différentes classes de GPS homologués : Les GPS portables : Les GPS portables : Utilisation pour le suivi de la navigation fortement déconseillée Utilisation pour le suivi de la navigation fortement déconseillée Aucune homologation, donc sous lentière responsabilité du pilote Aucune homologation, donc sous lentière responsabilité du pilote Attention, lantenne est amplifiée, donc rayonnement magnétique qui peut perturber le compas et les instruments de radio navigation Attention, lantenne est amplifiée, donc rayonnement magnétique qui peut perturber le compas et les instruments de radio navigation Les GPS intégrés non RAIM : Les GPS intégrés non RAIM : Homologués (DCS), mais ne peuvent pas être utilisés comme moyen primaire de navigation Homologués (DCS), mais ne peuvent pas être utilisés comme moyen primaire de navigation Une étiquette sur le tableau de bord Une étiquette sur le tableau de bord « GPS utilisable en VFR de jour et en vue du sol uniquement »

51 Différentes classes de GPS homologués : Les classes A ont : Les classes A ont : La partie calcul de navigation en plus de la partie réception GPS La partie calcul de navigation en plus de la partie réception GPS La fonction RAIM La fonction RAIM Les classes B : Les classes B : Classe A + envoie des informations vers un système de navigation Classe A + envoie des informations vers un système de navigation Des sous classes qui ont une fonction intégrée RAIM autonome (vérification avec des VOR…) Des sous classes qui ont une fonction intégrée RAIM autonome (vérification avec des VOR…) Les classes C : Les classes C : Classe B mais peuvent êtres couplés à un pilote automatique Classe B mais peuvent êtres couplés à un pilote automatique

52 Conditions dutilisation en VFR : Seuls les GPS homologués qui disposent de la fonction RAIM peuvent êtres utilisés comme moyen primaire de navigation pour les vols VFR (à défaut VOR ou R/C) : De jour pour les survols de l'eau, de régions inhabitées De jour pour les survols de l'eau, de régions inhabitées Sans visuel du sol Sans visuel du sol En VFR de nuit… En VFR de nuit… En cas de perte de lintégrité, le vol peut être poursuivi à lestime en vérifiant la route dès que possible

53 Conditions dutilisation en VFR : Le GPS ne peut pas être utilisé pour l altitude à cause de son imprécision (500 Ft) et de la GUND (150 Ft) Le GPS ne peut pas être utilisé pour l altitude à cause de son imprécision (500 Ft) et de la GUND (150 Ft) La base de données doit être mise à jour tous les 28 jours La base de données doit être mise à jour tous les 28 jours Toutefois il est admis en VFR que cette base de données soit mise à jour tous les 3 ans Dans ce cas il est important de privilégier la vérification des informations par une documentation à jour

54 Conditions dutilisation en VFR : Il faut aussi savoir sen servir Il faut aussi savoir sen servir Étudier le manuel Sentraîner avec un simulateur Faire une instruction et sentrainer en vol

55 2 types dutilisation : Utilisation Basique Utilisation Basique

56 2 types dutilisation : Utilisation Basique Utilisation Basique Appuyer sur la touche GOTO Appuyer sur la touche GOTO Choisir un point dans la base de données Choisir un point dans la base de données Appuyer sur ENT Appuyer sur ENT Idem avec NEAREST Idem avec NEAREST

57 2 types dutilisation : Utilisation Basique Utilisation Basique Visualisation de la trajectoire Visualisation de la trajectoire En mode MAP En mode MAP

58 2 types dutilisation : Utilisation Basique Utilisation Basique Visualisation de la trajectoire Visualisation de la trajectoire En mode ARC (avec fond de carte et zones) En mode ARC (avec fond de carte et zones)

59 Utilisation basique : Attention cette méthode monopolise beaucoup lattention du pilote !

60 2 types dutilisation : Utilisation Avancée Utilisation Avancée Définir des points tournants non existants dans la base de données Définir des points tournants non existants dans la base de données

61 2 types dutilisation : Utilisation Avancée Utilisation Avancée Créer un plan de vol (FPL) Créer un plan de vol (FPL)

62 2 types dutilisation : Utilisation Avancée Utilisation Avancée Créer un plan de vol (FPL) Créer un plan de vol (FPL) Visualisation après activation Visualisation après activation CETTE UTILISATION NECESSITE DE CONNAÎTRE SON GPS DAVANTAGE DE PREPARATION AU SOL MOINS DE MANIPULATION EN VOL

63 Préparation long terme : Le GPS ne remplace pas une bonne préparation de la navigation à long terme En plus de la préparation standard, se renseigner sur le type de GPS GPS RAIM, il est préférable de prendre un repère identifiable à vue toutes les 30 min GPS RAIM, il est préférable de prendre un repère identifiable à vue toutes les 30 min GPS non RAIM, il doit y avoir un repère au minimum toutes les 30 min GPS non RAIM, il doit y avoir un repère au minimum toutes les 30 min Si les points tournants ne sont pas des balises ou des terrains, il faut relever les coordonnées géographique (ou relèvement / distance) Les points tournants doivent être facilement identifiables (vue ou Rnav) Prévoir une route beau temps et une route mauvais temps

64 Préparation court terme : Le GPS ne remplace pas une bonne préparation à court terme, en plus il faut : NOTAM GPS et Prédiction RAIM NOTAM GPS et Prédiction RAIM

65 Préparation court terme : Le GPS ne remplace pas une bonne préparation à court terme, en plus il faut : NOTAM GPS et Prédiction RAIM NOTAM GPS et Prédiction RAIM

66 Préparation court terme : Le GPS ne remplace pas une bonne préparation à court terme, en plus il faut : NOTAM GPS et Prédiction RAIM NOTAM GPS et Prédiction RAIM

67 Préparation court terme : Le GPS ne remplace pas une bonne préparation à court terme, en plus il faut : NOTAM GPS et Prédiction RAIM NOTAM GPS et Prédiction RAIM

68 Préparation court terme : Le GPS ne remplace pas une bonne préparation à court terme, en plus il faut : NOTAM GPS et Prédiction RAIM NOTAM GPS et Prédiction RAIM

69 Conduite du vol : Au sol Vérifier la base de données Vérifier la base de données Effacer les points précédents Effacer les points précédents Saisir les points Saisir les points Créer le ou les FPL Créer le ou les FPL Vérifier la totalité de litinéraire et la distance totale (mode MAP, changer léchelle) Vérifier la totalité de litinéraire et la distance totale (mode MAP, changer léchelle) Utilisation de la fonction GOTO ou activation du FPL (au point darrêt) Utilisation de la fonction GOTO ou activation du FPL (au point darrêt)

70 Conduite du vol : En vol Gestion au point tournant Top Top Cap Cap Altitude Altitude Estimée Estimée Radio Radio Radionav / GPS Radionav / GPS Moteur Moteur Essence Essence Directionnel Directionnel

71 Conduite du vol : En vol Évitement météo

72 Conduite du vol : En vol Évitement météo

73 Conduite du vol : En vol Dégagement / Déroutement La fonction « nearest » peut vous aider pour le choix du terrain (distance/relèvement), mais la décision ne sera prise quaprès étude de la carte

74 Conduite du vol : En vol Dégagement / Déroutement Même avec un GPS, il faut : Gestion carburant Gestion carburant Top Top Carte VAC Carte VAC Radio, radionav Radio, radionav Calcul du TOD Calcul du TOD …

75 Conduite du vol : En vol Gestion aux points tournants Même méthode que sans GPS : Top Top Cap Cap Altitude Altitude Estimée Estimée Radio / Radio nav Radio / Radio nav GPS GPS … Le GPS ne dispense pas de la tenue du Log

76 Conduite du vol : En vol Arrivée sur un terrain Dès que possible passer en trajectoire à vue pour favoriser lanti abordage

77 Conduite du vol : En vol Limitations La constellation DOP (proche de 1 plus précis) EPE Estimated Position Error

78 Conduite du vol : En vol Limitations Perte de la fonction RAIM

79 REGLES DOR : Une bonne préparation du vol minimise les saisies et les manipulations en vols Une bonne préparation du vol minimise les saisies et les manipulations en vols Le GPS ne remplace pas la conduite et le suivi classique du vol Le GPS ne remplace pas la conduite et le suivi classique du vol Le GPS est un système confortable qui peut tomber en panne Le GPS est un système confortable qui peut tomber en panne Si tout le suivi de la navigation reposait sur le GPS, la situation peut se dégrader très rapidement (panne électrique…) Si tout le suivi de la navigation reposait sur le GPS, la situation peut se dégrader très rapidement (panne électrique…) Il est recommandé de sentraîner régulièrement avec et sans GPS Il est recommandé de sentraîner régulièrement avec et sans GPS

80 REGLES DOR : Le « pianotage » prolongé du GPS en vol consomme beaucoup de ressources Le « pianotage » prolongé du GPS en vol consomme beaucoup de ressources Le suivi dune navigation avec la carte permet de vérifier la cohérence des informations venant du GPS et incite le pilote à appliquer la règle « voir et éviter » Le suivi dune navigation avec la carte permet de vérifier la cohérence des informations venant du GPS et incite le pilote à appliquer la règle « voir et éviter »

81 Utilisation du GPS en VFR : Exemple dévènement Les conditions météo obligent le pilote à des variations de trajectoires. il est confronté a un vent fort. Le pilote est contraint datterrir en campagne à la suite dune panne dessence. La jauge était masquée par le récepteur GPS

82 Attention en pianotant sur le GPS Ne pas tout baser sur le GPS

83 Quelques questions….. Dans quels cas le GPS peut-il être utilisé comme moyen primaire de navigation?Dans quels cas le GPS peut-il être utilisé comme moyen primaire de navigation? Lorsquil est homologué en classe A, B ou C Laltitude donnée par le GPS peut-elle être comparée à laltitude lue à l'altimètre?Laltitude donnée par le GPS peut-elle être comparée à laltitude lue à l'altimètre? Laltitude donnée par le GPS doit être corrigée de la valeur GUND Lemploi dun GPS permet-il de se passer du log de navigation?Lemploi dun GPS permet-il de se passer du log de navigation?Non

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