Philippe Vernant GPS Les principes du GPS

Philippe Vernant GPS NAVSTAR GPS (NAVigation System by Timing And Ranging - Global Positioning System) Pourquoi ? Le positionnement et la navigation Qui ? Le département de la défense américaine (USDoD) Quand ? 1978 : Lancement du premier satellite, 1994 : Système pleinement opérationnel Satellites GPS Constellation : 28 satellites Altitude : km Période : 11h 58mn Positions des satellites connues Signaux émis par les satellites GPS Date d'émission du signal : connu (horloge atomique) Date d'arrivée au récepteur : mesurés Distances satellites/récepteurs mesurées Les récepteurs GPS Méthode de triangulation sphérique avec au moins 4 satellites Position (X Y Z) et Temps GPS calculée

Philippe Vernant GPS Satellites visibles d’un site à 45°N de latitude

Philippe Vernant GPS types de positionnements: Le positionnement absolu : nécessite un seul récepteur GPS, mais la précision est de quelques dizaines de mètres Le positionnement relatif : nécessite au moins deux récepteurs GPS, mais la précision peut atteindre quelques millimètres Précision : 10 à 30 m Intérêt : Un seul récepteur Faible coût Positionnement en temps réel Utilisation : Positionement décamétrique Navigation (terrestres, maritimes et aériennes) Précision : 2 à 20 mm Intérêt : Grandes précisions relatives Positionnement en mode statique ou dynamique Positionnement en temps réel ou différé Utilisation : Navigation de précision Mesure de réseaux de grande précision Oscultation (risque naturel, ouvrage d’art) Météorologie

Philippe Vernant GPS LE SIGNAL GPS

Philippe Vernant GPS Temps de trajet : Pseudo-distance p :

Philippe Vernant GPS PRINCIPE DU POSITIONNEMENT GPS PAR TRIANGULATION SPHERIQUE Les satellites supplémentaires permettent de diminuer le temps des mesures et d’en améliorer la précision … et plus Un quatrième satellite est nécessaire à la synchronisation des horloges satellite/récepteur Il permet le Transfert de temps GPS (GPST) et élimine les points aberrants Avec 4 Satellites La position du récepteur se réduit à deux points formé par l’intersection des trois sphères Avec 3 Satellites Le récepteur se situe sur un cercle formé par l’intersection des deux sphères Avec 2 Satellites Avec 1 Satellite Le récepteur se situe sur une sphère de diamètres D centrée sur le satellite

Philippe Vernant GPS LES DIFFERENTES SOURCES D’ERREUR AFFECTANT LES MESURES GPS RELATIVES

Philippe Vernant GPS LE CAS PARTICULIER DE LA COMPOSANTE GPS VERTICALE Projection des signaux satellites/récepteur dans les plans des composantes GPS qui les contient  Exactitude :Capacité à être conforme à la réalité  Précision :Capacité à reproduire une solution à différentes époques Les composantes planimétriques sont contraintes suivant toutes les directions du plan La composante altimétrique est uniquement contrainte par le demi-plan supérieur L'erreur sur la Composante verticale est de 3 fois (de 2 à 10 fois) supérieure à celle des composantes planimétriques

Philippe Vernant GPS Les applications du GPS en sciences de la terre

Philippe Vernant GPS Précision et application  Positionnement de points de mesures tectoniques, sismologiques, gravimétriques …  Réalisation de Models Numériques de Terrain (MNT)  Détermination de géoïdes de grande précision (informations sur les structures profondes)  Quantification des rebonds post-glaciaires  Surveillance des risques naturels (volcanisme, glissement de terrain,...)  Quantification des déformations tectoniques  Quantification des déformations sismiques ~ 20 m P R E C I S I O N ~ 2 mm