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RÉSUMÉ
Bien que le système américain de navigation par satellite GPS soit opérationnel depuis de nombreuses années, il n’est plus du tout seul : la constellation russe Glonass est opérationnelle, le déploiement de Beidou (Chine) est très rapide et Galileo (la constellation européenne) est également en phase de disponibilité terminale. Le présent article fait le point sur les fondamentaux de ces constellations, tout en soulignant les différences et les points de convergence potentiels. Les atouts de modes de fonctionnement hybrides mêlant les signaux sont également abordés.
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-
Nel SAMAMA : Professeur - Groupe Navigation, Institut Mines-Télécom/Telecom SudParis, Évry, France
INTRODUCTION
L’exploration par l’homme de nouveaux territoires l’a contraint à localiser, soit sa propre position, soit sa destination. Dans un premier temps, seuls les déplacements terrestres étaient concernés. La question portait principalement sur la capacité à revenir à son point de départ. Cela était réalisé grâce à des repères spécifiques, situés dans le paysage, que le voyageur devait mémoriser. Assez rapidement, en particulier car cela permettait de déplacer de lourdes charges, le transport maritime devint un mode de transport d’importance. De nouveaux besoins apparurent pour la navigation de par l’absence de tels repères (dans le cas général). Ainsi, sauf à ne jamais envisager que du cabotage, une technique de positionnement était alors nécessaire. La curiosité humaine étant ce qu’elle est, ce fut le point de départ de la longue histoire de la « navigation », qui nous conduit aujourd’hui aux systèmes globaux de positionnement par satellites, objet principal du présent article.
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- Version archivée 1 de mai 2001 par Gérard BONIN
- Version archivée 2 de mai 2014 par Nel SAMAMA
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3. Aspects « système » des GNSS
3.1 L’essentiel à retenir
Les architectures générales des quatre constellations sont très semblables. Nous nous fonderons sur le cas de la plus ancienne et la mieux connue, le GPS, pour en expliquer les principales caractéristiques. Bien sûr, lorsque cela aura un intérêt, nous mentionnerons les principales différences entre les constellations.
HAUT DE PAGE3.1.1 Différents segments d’une constellation
Trois « segments » composent une constellation, comme illustré à la figure 3. Notez sur la figure 3 le sens des flèches, notion très importante. Le premier segment est le segment spatial qui regroupe en fait l’ensemble des satellites. Dans leur configuration actuelle, les satellites GPS ne font que recevoir des signaux et données du segment « sol » et transmettre des signaux et données aux segments « sol » et « utilisateurs » : il n’y a pas d’échange entre satellites.
Le segment « sol » a la tâche de suivre et de mettre à jour les satellites. Cela s’applique :
-
aux trajectoires de ces derniers ;
-
mais également à la précision de synchronisation des horloges des satellites ;
-
à la transmission des paramètres du message de navigation (qui est décrit ci-après).
Enfin, le segment « utilisateurs » regroupe l’ensemble des récepteurs. Il est important de comprendre que le système GPS ayant une origine militaire, le fait que le segment utilisateurs ne fasse que recevoir est primordial pour des questions de discrétion. Cela génère alors une caractéristique qui s’avérera très utile pour les applications de services qui suivront.
Le système est ainsi non saturable en ce sens que le nombre de récepteurs n’est pas limité, ce dernier ne faisant que recevoir.
HAUT DE PAGE3.1.2 Notion d’indétectabilité
Une...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SAINT-MARTIN (P.), SAMAMA (N.) - Cahier de veille « La Géo-localisation ». – - Institut Télécom, Paris (2009).
-
(2) - KAPLAN (E.), HEGARTY (C.) - Understanding GPS : principles and applications. – - Norwood : Artech House (2017).
-
(3) - SAMAMA (N.) - Global positioning : technologies and performances. – - Hoboken : Wiley Interscience (2008).
-
(4) - PARKINSON (B.W.), SPILKER (J.J.) - Global positioning system : theory and applications. – - American Institute of Aeronautics and Astronautics (1996).
-
(5) - MISRA (P.), ENGE (P.) - Global positioning system : signals, measurement and performance. – - Ganga-Jamuna Press (2010).
-
(6) - HOFMANN-WELLENHOF (B.), LICHTENEGGER (H.), WASLE...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Agence documentaire historique de la NASA http://history.nasa.gov
APL-John Hopkins Applied Physics http://techdigest.jhuapl.edu
Centre de navigation des garde-côtes américains http://www.navcen.uscg.gov
CLS – Collecte localisation satellites http://www.cls.fr
Département de mathématique de l’université de Coimbra http://www.mat.uc.pt
ESA – Agence spatiale européenne http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation
FCC – Federal communications commission http://www.fcc.gov
GRIN – Great Images in NASA – Iconographie de la NASA http://grin.hq.nasa.gov
IGS Product Availability – Données observatoires du GPS et GLONASS http://igscb.jpl.nasa.gov
Informations données par l’équipe de navigation satellite FAA http://gps.faa.gov
National Greadetic Survey – NOAA http://www.ngs.noaa.gov
Programme internationnal Cospas-Sarsat d’alerte et de localisation de radiobalises lors de sinistres http://www.cospas-sarsat.org
Time Service Department – Observatoire naval des États-Unis http://tycho.usno.navy.mil
The Computer laboratory – Université de Cambridge http://www.cl.cam.ac.uk
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