Vous saurez tout sur le G.P.S avec JULIO

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1 Vous saurez tout sur le G.P.S avec JULIO

2 Le G.P.S Le G.P.S. (Global positioning system en Anglais) pourrait se traduire en Français par S.G.U (système de géolocalisation universelle). En effet, ce système ne fait rien d’autre que de donner la position géographique de l’endroit où se trouve le récepteur. A partir de là, il est très facile d’en déduire les grandeurs fondamentales que nous utilisons avec nos récepteurs et dont, en définitive c’est le but : - savoir sa position - programmer les points à atteindre (distance, relèvement) distance parcourue vitesse de déplacement cap suivi Très important, en nous donnant en permanence la position instantanée du récepteur et par corollaire de son utilisateur.

3 Pour bien utiliser le système, il m’a paru utile pour ne pas dire indispensable de donner quelques notions sur : son principe de fonctionnement sa constitution physique Avant d’aborder le GPS proprement dit, je voudrais parler de son ancêtre, le bon vieux compas de relèvement. Comme vous le savez tous, avec un compas de relèvement et une carte, nous pouvons déterminer l’endroit où nous nous trouvons et bien évidemment de le retrouver. Son principe est basé sur la méthode de la triangulation Il suffit de deux points remarquables, de les viser avec le compas, d’en noter les relèvements et de les rapporter sur la carte. Naturellement, cette méthode ne permet rien d’autre et n’est utilisable qu’à vue. De plus elle ne peut donner que la latitude et la longitude du point considéré.

4 Principe du GPS  Comme son nom l’indique, le GPS permet de se localiser partout sur la planète que ce soit sur terre, sur mer comme dans l’espace. Pour ce faire, une constellation d’au moins vingt quatre satellites (31 actuellement) tourne autour de la terre sur 6 orbites distinctes décalées de 60° les unes par rapport aux autres et une inclinaison par rapport à l’équateur de 55°. Ces satellites émettent en permanence des signaux complexes sur deux porteuses différentes. L’une est réservée à l’Armée Américaine et l’autre pour les besoins civils. Les signaux réservés à l’armée Américaine permettent la localisation à moins du mètre près ; celui destiné aux civils, jusqu’en 2000 n’avait qu’une précision de la centaine de mètres par dégradation volontaires des signaux émis. A cette date le Président Bill Clinton décida de ne plus dégrader le signal. Aujourd’hui, sans pour autant atteindre la précision de la voie militaire, le GPS donne la position exacte à quelques mètres près. 1 – Fonctionnement Le principe de fonctionnement est basé sur la mesure du temps qui s’écoule entre le temps (to) d’émission du signal par les satellites et celui (t1) reçu par les récepteurs. Pour ce faire, les satellites sont équipés d’horloges atomiques dont la précision est supérieure au milliardième de seconde. Sachant que les ondes se propagent à la vitesse de la lumière, une erreur de 1 microseconde équivaut à une erreur de 300 m.

5 1 -1 : Signaux émis par les satellites
Les satellites émettent sur deux porteuses différentes (voie militaire, voie civile) des signaux complexes, entre autres l’heure exacte (à moins du milliardième de seconde) Des éphémérides (position des satellites) Synchronisation des récepteurs  : Transmission de l’heure : C’est elle qui va servir à mesurer la distance séparant les satellites des récepteurs T1-t0 x E (vitesse de la lumière)= distance 1 – 1 -2 : Les éphémérides : Il est indispensable de connaître la position des satellites (ils ne sont pas en orbite géostationnaire) au moment où l’origine des temps est émise. C’est l’un du rôle des éphémérides.

6 1 – 1 -3 Synchronisation des récepteurs :
Les récepteurs n’ont pas la même précision d’horloge que les satellites. Nous savons qu’une erreur d’une microseconde équivaut à une erreur de 300m. Se sont donc les horloges atomiques des satellites qui pilotent celles des récepteurs.  1 – 2 : Calcul de la position du récepteur Les satellites émettent vers le sol. Les surfaces couvertes sont considérables. Imaginons (pour chaque satellite) un cône dont le sommet serait le satellite et la base la surface couverte. La distance qui sépare le satellite de la terre est la hauteur du cône ; les côtés représentent la distance qui sépare les satellites de tous les récepteurs qui se trouvent à égale distance de la verticale. Les schémas joints illustrent mieux qu’un grand discours le fonctionnement succinct de la géolocalisation par les GPS. 2 Schémas 2 – 1 : Principe de positionnement par relèvement L’intersection des deux relèvements, rapportés sur la carte, donne la position. Nota : Ce principe bien que très précis ne permet rien d’autre que de retrouver un lieu préalablement noté sur une carte.

7 2 – 2 : Schéma  2 : Il montre sur un plan : La distance satellite/terre Les distances maximum satellite / points les plus éloignés de la verticale Distance des points x et y de la verticale du satellite Dans l’espace tous les points situés sur la circonférence passant par x et y et perpendiculaire à l’axe So sont à égale distance du point P. L’information d’un seul satellite n’a aucune utilité.

8 2 -3 ; schéma 3 : Deux satellites montrent qu’il n’y a plus que deux points qui sont communs à deux satellites. L’information sur deux satellites est là encore insuffisante puisque deux lieux pouvant être éloignés de plusieurs centaines de KM ont les mêmes caractéristiques

9 2 – 4 ; schéma 4  On peut constater qu’avec trois satellites il n’y a plus qu’un, point commun aux trois. En conclusion, trois satellites sont nécessaires à la géolocalisation en latitude et longitude. Pour avoir l’altitude, un 4ème satellite est nécessaire. Conclusion : En moyenne, et c’est la raison pour laquelle les récepteurs modernes disposent de 12 canaux, en tous points sur la terre 12 satellites sont visibles en même temps. Cette redondance est à l’origine de la précision des localisations sur terre comme dans l’espace.

10 3 – Utilisation des récepteurs GPS
Il existe, comme vous le savez deux types de récepteurs GPS grand public : Les récepteurs routiers Les récepteurs marine (ou randonnée) Dans l’absolue, il n’existe aucune différence entre les deux. Les premiers, destinés aux besoins terrestres sont programmés pour suivre les routes, gérer les adresses et donner les informations nécessaires pour aller d’un point à un autre. Ils remplacent très avantageusement les cartes routières et les plans des villes. Les seconds, ceux qui nous intéressent, nécessitent des manipulations de l’utilisateur. C’est ce que je vais essayer d’expliquer.

11 3 – 1 : Rappel : Il est bon de rappeler que le système GPS n’a pour fonction que de donner en permanence la position des récepteurs. C’est à partir de cette donnée que le récepteur permet d’afficher dès l’instant où il y a mouvement : la position de départ (latitude, longitude et altitude) la position du moment (variant avec le mouvement) la vitesse de déplacement (instantanée) la direction suivie Le GPS ayant pour but de nous diriger sur un point donné, il nous faut rentrer les coordonnés géographique du point à atteindre. Dans ces conditions, en plus des informations précitées, le récepteur affichera : la distance à parcourir le relèvement au moment du départ le relèvement en cours de route l’écart de route et la dérive éventuelle par rapport au cap affiché au compas. 3 – 2 : Les récepteurs Il y a autant de récepteurs différents que de marques (et même dans la même marque). Il y a donc autant de manuels différents que de récepteurs. Ce que je vais tâcher d’exposer n’a pas la prétention de se substituer aux manuels d’utilisation mais de vous aider à mieux comprendre le votre.

12 3 – 2 -1 : Présentation du récepteur :
Quelle que soit la marque, les récepteurs disposent : une touche de mise en marche (c’est une lapalissade) - de rétro éclairage du cadran de menu de menu contextuel (entrée des données) touche de navigation (dans toutes les directions) pour quitter le menu (exit) pour aller à un waypoint (Goto) pour changer d’écran de navigation (page) une de zoom avant et une zoom arrière.

13 3 – 2 – 2 : Fonction des touches :
a) Touches de mise en marche et de rétro éclairage : sans commentaires b) de menu : permet de rentrer dans les divers réglages c) de navigation : permet de piloter le curseur dans l’écran (Page) carte et de mettre en surbrillance afin de les modifier (quand c’est prévu) les informations à afficher dans les autres écrans. d) goto : choix d’une destination. Qu’elle soit ou non enregistrée e) page : (écran) : pour changer d’écran de navigation. f) menu contextuel (ou entrée) : permet de renter les données et les changements dans les informations à afficher sur les différents écrans (quand c’est prévu) 3 – 2 – 3 : les écrans (Pages) : En règle générale, les récepteurs peuvent afficher 4 écrans (page) différents. Un écran – satellites Un écran – cartes Un écran – compas Un écran - données L’écran satellites : Il montre la position dans un cercle dont le centre est la position du récepteur de tous les satellites visibles depuis le point considéré ainsi que la qualité de leur réception (force). Des informations additionnelles peuvent être affichée (coordonnées du point etc…)

14 L’écran carte : Il affiche :
la carte du lieu où l’on se trouve (elle peut être détaillée ou non) le curseur que l’on peut déplacer en longitude et latitude la position du récepteur (une tête de flèche) le nord (magnétique ou géographique) les coordonnées (latitude et longitude) du curseur une ligne reliant la position du moment et le lieu à atteindre L’écran compas : il affiche généralement : Une rose graduée (en degrés et points cardinaux) Une flèche en son centre montrant la direction suivie Un symbole (Waypoint à atteindre) Le relèvement du waypoint Le cap suivi D’autres informations peuvent être affichées (écart de route, vitesse etc…)

15 L’écran de données : C’est, à mon avis, le plus intéressant dans la mesure où il permet d’afficher des données de navigation chiffrées comme et pour ne citer que les plus importantes les coordonnées du point où l’on se trouve la distance au waypoint son relèvement le cap suivi la vitesse réelle et celle de rapprochement (louvoiement) l’heure estimée d’arrivée l’écart de route Elle permet, information non négligeable, de contrôler sa dérive par rapport au cap théoriquement suivi. Les données que je viens de citer, quel qu’en soit l’écran, ne sont pas exhaustives. Elles dépendent du récepteur (possibilités) et des choix de son utilisateur.  : utilisation : Les récepteurs GPS peuvent servir à : simplement savoir où l’on se trouve comme compas, mesureur de vitesse et odomètre pour aller d’un point à un autre. C’est, ce dernier point qui nous intéresse le plus. Naturellement, pour aller à un point déterminé, il faut le programmer ou l’avoir déjà en mémoire (liste des waypoint)

16 A-Programmer : Pour mettre en mémoire un lieu (waypoint) et le retrouver, trois possibilités :
à partir de n’importe quel écran – appuyer sur la touche entrée. Les coordonnées du lieu sont enregistrées. Un waypoint peut être créé. à partir de l’écran carte : emmener le curseur sur le lieu à mémoriser, appuyer sur entrée, un waypoint peut être créé à partir de l’écran données, rentrer les coordonnées du point à atteindre, appuyer sur entrée. Un waypoint peut être créé. B – se rendre à un waypoint : Aller sur la liste des waypoint (find ou goto), mettre en surbrillance le waypoint choisi, appuyer sur entrée (autant de fois que nécessaire pour faire apparaître l’écran de navigation choisi. Conclusion : Cette présentation ne peut, en aucune façon remplacer les manuels d’utilisation. Par contre, c’est ce que je voudrais, elle devrait vous permettre de mieux comprendre ces derniers et donc mieux utiliser vos GPS.

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