Philippe Vernant GPS - 2004 Les principes du GPS.

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1 Philippe Vernant GPS - 2004 Les principes du GPS

2 Philippe Vernant GPS - 2004 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 : 20200 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

3 Philippe Vernant GPS - 2004 Satellites visibles d’un site à 45°N de latitude

4 Philippe Vernant GPS - 2004 2 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

5 Philippe Vernant GPS - 2004 LE SIGNAL GPS

6 Philippe Vernant GPS - 2004 Temps de trajet : Pseudo-distance p :

7 Philippe Vernant GPS - 2004 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

8 Philippe Vernant GPS - 2004 LES DIFFERENTES SOURCES D’ERREUR AFFECTANT LES MESURES GPS RELATIVES

9 Philippe Vernant GPS - 2004 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

10 Philippe Vernant GPS - 2004 Les applications du GPS en sciences de la terre

11 Philippe Vernant GPS - 2004 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