Le G.P.S. Global Positioning System Système mondial de localisation 1

Introduction Le GPS est un système de radionavigation utilisant des satellites qui permet de connaître la position géographique d’un récepteur n’importe où dans le monde. Développé par les américains pour des besoins initialement militaires ( opérationnel fin 1993 ). Il permet une utilisation aéronautique; mais aussi : routière, pédestre, etc… Le système GPS est constitué : D’un réseau satellitaire D’une antenne de réception D’un boîtier utilisateur 2

PLAN Principe Réseau satellitaire Boîtier utilisateur Utilisation en aéronautique Mise en garde Fonctions principales Autres fonctions Évolutions à venir Synthèse 3

t = heure d’arrivé – heure d’envoi 1. Principe Le principe est basé sur la mesure du temps qui fourni une distance. t = temps de transmission v = vitesse de la lumière ( 300000 km/s ) D = t × v Avec t = heure d’arrivé – heure d’envoi Le récepteur peut donc déterminer une position qui se situe sur une sphère; le satellite émettant de façon omnidirectionnelle. 4

1. Principe Si 2 satellites sont utilisés, la position devient un cercle. 5

1. Principe Il faut donc 3 satellites pour déterminer une position à la surface de la terre : le 2 ème point évoluant trop rapidement pour être retenu comme viable. 6

1. Principe Mais il existe des imprécisions dues à la synchronisation des horloges, la traversée de l’ionosphère,la position des satellites,… …une erreur de 1 µs représente une erreur de 300 m ! 7

1. Principe La correction se fait par l’utilisation d’un 4 ème satellite qui permet d’obtenir une information de hauteur et une précision horizontale de 100 m. L’information de base du GPS est donc une heure et une position matérialisée sur la terre par : Une longitude Une latitude Une " altitude " Le référentiel terre n’étant pas rond, on lui a adjoint un modèle de référence appelé : WGS 84 8

Permet une couverture totale de la surface terrestre 2. Réseau satellitaire Le système utilise donc un réseau de 24 satellites à défilement ( constellation ). Il existe 6 orbites de 4 satellites. Chaque orbite fait un angle de 55° avec l’équateur. La distance terre-satellite est sensiblement de 20200 Km. Permet une couverture totale de la surface terrestre 9

2. Réseau satellitaire Un satellite émet dans l’espace des messages électromagnétiques contenant les informations suivantes : Sa position exacte dans l’espace La position et l’état de tous les autres satellites ( éphéméride ) L’heure exacte de l’envoi de son message Les messages sont codés et envoyés sur 2 canaux hertziens différents ( 3 en 2006 ) : Le premier permettant une précision moyenne ( SPS ) 1575.42 MHz Le deuxième une précision accrue, non connue des civils ( PPS ) 1227.6 MHz La précision militaire devrait maintenant être accessible par tous ( depuis mai 2000 ). 10

3. Boîtier utilisateur Avec les informations reçues : Il détermine une position en 3 D Il calcul une vitesse de déplacement Il connaît l’heure exacte 11

Où se situe le boîtier? 12

3. Boîtier utilisateur Le boîtier intègre une base de données contenant les informations suivantes : La cartographie ( WGS 84 ) La liste et position des: Aéroports Différentes classes d’espaces Zones à statuts particuliers Moyens radio : Aéroport, VOR, ADF,… Procédures IFR ( SID, STAR,… ) Etc … Elle peut être remise à jour tous les 28 jours. 13

4. Utilisation en aéronautique 1. Mise en garde Pour nos avions, seuls les GPS qualifiés possédant la fonction RAIM peuvent être utilisés comme moyens primaires de navigation. L’utilisation des GPS portables est faite sous l’entière responsabilité du pilote, ceux-ci n’étant pas certifiés. Si la fonction RAIM n’est plus disponible, le vol peut être poursuivi à l’estime par référence visuelle du sol ( cf. réglementation ). 14

4. Utilisation en aéronautique 2. Fonctions principales Il donne en temps réel la position de l’avion: Par ses coordonnées géographiques ( latitude, longitude ) Par affichage sur une carte 15

4. Utilisation en aéronautique 2. Fonctions principales La fonction « GOTO » permet d’indiquer la route pour rejoindre un point entré ( WPTs, aérodromes,… ). LFCM 16

4. Utilisation en aéronautique 2. Fonctions principales Il peut afficher : La vitesse sol de l’avion La route de l’avion La route à prendre pour rejoindre le terrain La distance à la station Le temps pour l’atteindre LFCM 17

4. Utilisation en aéronautique 3. Autres fonctions Préparation complète d’une route en rentrant plusieurs points ( WPTs ). Affiche les routes, transits, zones, procédures IFR, etc… Mémorise la route effectivement réalisée. Utilisation des données pour le PA, HSI, etc… 18

5. Évolutions à venir exemple : Le DGPS Pour des besoins de précision à l’atterrissage, un émetteur-récepteur est ajouté à proximité de certains aéroports… … la précision passe à 1m! GALILEO Le système de navigation par satellite européen 19

6. Synthèse 20