LE GPS Objectif: Comprendre le fonctionnement du GPS, savoir quand et comment l’utiliser.

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1 LE GPS Objectif: Comprendre le fonctionnement du GPS, savoir quand et comment l’utiliser

2 LE GPS Utilité: Connaître les limites du GPS

3 LE GPS I/ Principe de fonctionnement
II/ Aspects réglementaires et facteurs humains III/ La préparation du vol IV/ Le suivi du vol

4 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (1/15)
Le GPS (Global Positionning System) est un système de positionnement et de navigation universel par satellites, de très grande précision et développé à l’origine par les USA pour des besoins militaires Le GLONASS est l’équivalent Russe. Il n’est plus complètement opérationnel aujourd’hui à cause de problèmes logistiques Les satellites du GPS et GLONASS sont les supports du GNSS (Global Navigation Satellite System) En Europe, en attendant le système GALILEO, les signaux envoyés par les satellites GLONASS et GPS sont amplifiés et retransmis par EGNOS (European Global Navigation Overlay Service) (WAAS aux USA)

5 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (2/15)
Le système est composé de 3 modules appelés segment Le segment espace qui comprend 24 satellites, la constellation est telle qu’en tout point et à tout moment, on dispose de 6 à 10 satellites en vue Le segment utilisateur constitué par les usagers, le nombre d’utilisateurs est illimité et le service est gratuit Le segment contrôle composé de stations au sol, d’observation et de contrôle vérifie la disponibilité est la précision du segment espace et renvoie des signaux de mise à jour et de recalage

6 LE GPS Chacun des 24 satellites émet 2 types de messages codés
I/ Principe de fonctionnement (3/15) Chacun des 24 satellites émet 2 types de messages codés Le code C/A accessibles à tous sans restrictions, service utilisé par les récepteurs civils Le code P, plus précis, accessible après autorisation par la défense des USA

7 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (4/15) Pour se positionner, la méthode de résolution est celle du triangle sphérique L’équation à résoudre est composée de 4 inconnues: la position (3 variables) et le décalage de l’horloge par rapport au temps GPS Ainsi, il est nécessaire pour résoudre l’équation d’avoir les positions de 4 satellites

8 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (5/15)

9 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (6/15)

10 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (7/15) Ainsi le troisième satellite nous donne 2 points possibles et le quatrième satellite nous donne la position exacte (l’intersection de 4 sphères est un point)

11 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (8/15) Intégrité du signal
Capacité du récepteur à fournir une alarme au pilote lorsqu’il ne peut plus être utilisé avec la précision recquise Un ou plusieurs satellites peuvent transmettre un signal erroné pendant une durée non négligeable dans ce cas l’indication de la position peut être fausse sans que le pilote soit averti Il est donc indispensable de vérifier la fiabilité de l’information

12 LE GPS Intégrité du signal I/ Principe de fonctionnement (9/15)
La vérification de fiabilité peut être faite Soit par le pilote à l’aide de repères sol Soit par le pilote en comparant l’information avec d’autres systèmes de navigation Soit par le GPS avec la fonction RAIM (Receiver Autonomous Integrity System)

13 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (10/15) Intégrité du signal
Le RAIM repose sur un calcul de cohérence entre mesures de plusieurs satellites, si un satellite fournit une mesure erronée, la fonction RAIM permet de ne pas prendre en compte cette mesure Mais, pour cela il est nécessaire d’avoir 5 satellites en vue avec une certaine géométrie de la constellation Ce positionnement idéal n’est pas assuré 100% du temps, la fonction RAIM n’est donc pas assurée de manière permanente. L’information de disponibilité RAIM est disponible via Internet (augur.ecacnav.com) ou par demande de NOTAM sur le site du SIA

14 LE GPS Surface de référence et WGS84
I/ Principe de fonctionnement (11/15) Surface de référence et WGS84 Le récepteur effectue automatiquement les conversions vers une ellipsoïde en suivant le système WGS 84 (World geodesic System)

15 LE GPS Surface de référence et WGS84
I/ Principe de fonctionnement (12/15) Surface de référence et WGS84 Il en résulte des écarts entre cet ellipsoïde et le niveau moyen des océans. Pour cette raison, l’altitude donnée par un GPS n’est pas utilisable dans un contexte aéronautique, l’imprécision verticale peut être de l’ordre de 500ft

16 LE GPS Précision I/ Principe de fonctionnement (13/15)
La précision peut être affecté par divers phénomènes La précision dépend du positionnement des satellites entre eux. (GDOP: Geometry Dilution Of Precision)

17 LE GPS Des améliorations locales du calcul ont été mise en place
I/ Principe de fonctionnement (14/15) Des améliorations locales du calcul ont été mise en place SBAS: Satellite Based Augmentation System comme EGNOS en Europe ou WAAS aux USA GBAS: Ground Based Augmentation System comme le DGPS (GPS différentiel) ABAS: Aircraft Based Augmentation Sytem comme les centrales à inertie

18 LE GPS I/ Principe de fonctionnement (15/15)
Compte tenu de ces limites Bien s’assurer d’avoir une bonne connaissance de l’équipement utilisé Vérifier l’intégrité de la base de données Vérifier l’état de la constellation satellite Utiliser le GPS aux heures où la fonction RAIM est assurée (au moins 5 satellites)

19 LE GPS II/ Aspects réglementaires et facteurs humains (1/7)
Un récepteur GPS homologué intégré au tableau de bord peut être utilisé comme moyen de navigation (arrêté du 2 décembre 2002) Les GPS portables ne répondent pas à ce règlement Lors d’un vol en VFR de jour, sans contact visuel de l’eau ou du sol, il est exigé un VOR ou un radiocompas ou un GPS homologué en classe A, B ou C

20 LE GPS II/ Aspects réglementaires et facteurs humains (2/7)
Ainsi 3 classes d’homologation sont définies Classe A: réception de la position, calcul de navigation, RAIM Classe B: Le senseur GPS envoie des informations vers un système de navigation intégré, équipé RAIM ou suivi d’intégrité équivalent suivant les sous-classes Classe C: Le senseur GPS envoie des informations vers un système de navigation intégré couplé à un pilote automatique ou à un Directeur de vol, équipé RAIM ou suivi d’intégrité équivalent suivant les sous-classes

21 LE GPS II/ Aspects réglementaires et facteurs humains (3/7)
Les GPS de classe A, B ou C peuvent être utilisés comme moyen primaire de navigation(notamment en VFR de jour sans contact visuel du sol ou de l’eau, survol des régions inhabitées, VFR de nuit….) S’il y a perte momentanée de la fonction RAIM, le vol peut être poursuivi à l’estime en vérifiant la route par des repères sol dès que l’occasion se présente Réception d’un MSG: « RAIM NOT AVAILABLE », d’où l’importance de vérifier les MSG

22 « GPS utilisable en VFR de jour et en vue du sol uniquement »
LE GPS II/ Aspects réglementaires et facteurs humains (4/7) Les GPS sans RAIM peuvent être utilisés comme moyen primaire de navigation, ils sont techniquement limités mais conforme à la réglementation, la limitation opérationnelle est apposée sur le tableau de bord « GPS utilisable en VFR de jour et en vue du sol uniquement » Un contrôle par repères sol et moyens de radionavigation est indispensable pour confirmer les informations du GPS

23 LE GPS II/ Aspects réglementaires et facteurs humains (5/7)
Les GPS portables ou d’agrément ne font l’objet d’aucune vérification technique, leur emport est fortement déconseillé pour le suivi de la navigation C’est un moyen de conforter une position déjà connue par d’autres méthodes de navigation (estime, repères au sol, radionaigation) Attention, ils peuvent être à l’origine de perturbation électromagnétiques pouvant affecter les informations du compas et des instruments de radionavigation

24 LE GPS II/ Aspects réglementaires et facteurs humains (6/7)
Attention, la confiance excessive est souvent responsable d’incidents ou d’accidents Le GPS peut altérer la perception et l’analyse de la situation Le GPS peut devenir un pôle d’attraction qui consomme les ressources du pilote et peut lui faire perdre la notion du temps particulièrement en situation dégradée Ne pas privilégier le GPS au pilotage et à la vigilance extérieure

25 LE GPS II/ Aspects réglementaires et facteurs humains (7/7)
Le pilote ne doit retenir que les informations pertinentes du GPS et les intégrer dans une préparation et conduite du vol méthodique Le pilote doit évaluer le risque interne (sa propre capacité à utiliser le GPS et son niveau de pilotage) et les risques externes (absence de RAIM, météo dégradée…). Une méthode rigoureuse et l’intégration progressive du GPS dans une conduite du vol classique permettent de diminuer ces deux risques

26 LE GPS III/ La préparation du vol (1/11)
Pour naviguer, il est nécessaire d’avoir en permanence une représentation mentale, cohérente et correcte, de la situation de l’aéronef dans son environnement, et cela en 3 dimensions Si le pilote se « repose » sur son GPS pour éluder les difficultés de navigation tout en négligeant la préparation classique et soignée de celle-ci, il crée progressivement des conditions de dépendance vis-à-vis de son récepteur GPS

27 LE GPS III/ La préparation du vol (2/11) Mode de navigation
GPS de bord avec RAIM: la route devrait être confirmé régulièrement (toutes les 30 minutes environ) GPS de bord sans RAIM ou RAIM non disponible : la route doit être confirmée toute les 30 minutes par des repères sols ou des moyens de radionavigation GPS d’agrément: il ne peut que confirmer la navigation classique

28 LE GPS III/ La préparation du vol (3/11) Dans tous les cas, une préparation classique de la navigation reste indispensable

29 LE GPS III/ La préparation du vol (4/11)
Objectif: éviter au maximum les manipulations du GPS en vol notamment dans les phases où la vigilance extérieure doit être accrue. On distingue deux types d’utilisation Utilisation basique: aucune route n’est enregistrée dans le GPS, la navigation se fait à l’aide de la fonction GOTO Utilisation avancée: un plan de vol est établi à l’avance, il est basé sur des points de repères choisis espacée de 15 à 30 minutes

30 LE GPS Utilisation basique III/ La préparation du vol (5/11)
Appuyer sur la touche GOTO Sélectionner un point tournant existant dans la data base Activer le Waypoint en appuyant sur ENT

31 LE GPS III/ La préparation du vol (6/11) Utilisation avancée
Déterminer si nécessaire des point tournants n’existants pas dans la data base (attention lors de la rentrée de coordonnées géographiques) Créer un plan de vol (touche PLN) Sauvegarder le plan de vol Activer le plan de vol au point d’arrêt avant le décollage

32 LE GPS III/ La préparation du vol (7/11)
La première méthode demande plus de manipulations en vol, la vigilance diminue, la distance est souvent plus grande, elle exige de connaître la route, le cap et l‘estimée avant le passage du point tournant La deuxième méthode optimise la distance parcourue, et diminue les manipulations en vol mais demande une charge de travail plus importante au sol

33 LE GPS III/ La préparation du vol (8/11) Choisir des points tournants pouvant être identifiables soit visuellement soit grâce aux instruments de radionavigation Attention les routes GPS étant plus précises, il ya plus de risques d’une concentration d’avion sur les mêmes trajectoires

34 LE GPS III/ La préparation du vol (9/11)
Le GPS comprend un grand nombre d’informations via la data base, celle-ci doit être mise à jour régulièrement, c’est-à-dire tous les 28 jours (cycles AIRAC) En VFR, il est admis qu’elle ne soit pas à jour, elle doit cependant être remise à jour tous les 3 ans Bien utiliser les VAC et les cartes éditées par le SIA Il convient donc avant chaque utilisation de vérifier la date de validité de la data base

35 LE GPS III/ La préparation du vol (10/11)
Lors de la préparation, bien étudier la météo (certains pilotes s’affranchissent d’un dossier météo lorsqu’ils ont un GPS, c’est une grave erreur) Vérifier les NOTAM (cocher la case GPS) et augur Vérifier le nombre de satellite en vue, la DOP (Dilution of Precision) donne une information de précision (plus le chiffre est proche de 1, plus la position est précise), elle est disponible dans la dernière page du menu NAV, L’EPE est l’erreur estimée par rapport au géoide

36 LE GPS III/ La préparation du vol (11/11)
Il est recommandé aux pilotes de préparer une route beau temps et une route mauvais temps et de saisir les 2 plans de vol dans le GPS, le pilote pourra en vol se replier sur la route mauvais temps avec la fonction GOTO Le pilote doit se familiariser avec son GPS avant le vol Une bonne préparation minimisera les saisies en vol Les possibilités du GPS étant très étendue, en vol, le pilote devra s’en tenir aux fonctions qu’il maîtrise

37 LE GPS IV/ La conduite du vol (1/6) Au parking
Vérification de la validité de la data base Vérification de la constellation et du DOP Saisie des points si nécessaire Création du FPL Vérification de l’itinéraire, cohérence des informations Utilisation GOTO ou activation du FPL au point d’arrêt

38 LA PRIORITE EST LA VIGILANCE EXTERIEURE
LE GPS IV/ La conduite du vol (2/6) ATTENTION LA PRIORITE EST LA VIGILANCE EXTERIEURE

39 LE GPS IV/ La conduite du vol (3/6) Si une altération de route est nécessaire, effectuer le contournement puis revenir sur la route initiale ou effectuer un GOTO Quelque soit le mode de visualistaion, les éléments suivants seront affichés Route Distance au prochain point Temps estimé Distance restante jusqu’à destination

40 LE GPS IV/ La conduite du vol (4/6)
A l’approche d’un point tournant, bien regarder dehors et utiliser la même méthode qu’en navigation classique Si on travaille en utilisation basique, utiliser la fonction GOTO, et surtout toujours vérifier la cohérence de l’information A l’approche du terrain d’arrivée toujours favoriser la trajectoire à vue

41 LE GPS IV/ La conduite du vol (5/6) Dans le cas d’un dégagement ou d’un déroutement, on peut utiliser la fonction GOTO ou la fonction NRST qui permet de trouver rapidement les terrains ou les moyens de radionavigation les plus proches Appliquer dans un premier temps la méthode de déroutement ou de dégagement apprise lors de vos séances d’instruction

42 LE GPS IV/ La conduite du vol (6/6)
Le suivi classique de la navigation reste nécessaire Le GPS est un système outil, il peut tomber en panne Il est recommandé de s’entraîner avec et sans moyens GPS

43 LE GPS SYNTHESE Principe de fonctionnement Erreurs possibles
La fonction RAIM Les GPS homologués A, B, C Les GPS sans RAIM Les GPS portatifs La préparation du vol La conduite du vol

44 LE GPS A VOUS DE JOUER Utilisation d’un émulateur GARMIN

45 LE GPS DES QUESTIONS???