GPS et Navigation

                                                                   Sommaire

              1                         Présentation

2                         Fonctionnement

3                         Le GPS et les Cartes

4                         Précision

5                         Utilisation du GPS

6                         Développements Futurs

1       Présentation

Le GPS (Global Positioning System) est passé dans le langage courant pour désigner l’appareil capable de fournir des informations sur  son positionnement géographique et plus encore .

Ce Système de positionnement à échelle mondiale est une révolution pour la navigation. C'est une technologie qui permet de localiser la position de l'utilisateur, n'importe où dans le monde, 24heures sur 24, quelle que soit la météo.

Conçu par le Ministère de la Défense des Etats Unis d'Amérique pour un usage militaire, le système a été rendu accessible aux civils, pour un emploi dans l'aviation, la marine et pour les marchés généraux des activités d'extérieur et de loisirs. Aujourd'hui, des millions de personnes utilisent la précision et la commodité de cette technologie pour pêcher, chasser, randonner, voler, naviguer. Le GPS consiste en une constellation de 24 satellites qui se trouvent sur des orbites à environ 20 000Km de la terre.

Ces satellites émettent des signaux contenant des données d'heure, d'orbites et des données d'almanach. Les récepteurs (au sol, en mer et dans les airs) recoivent les signaux des satellites et calculent leur position au moyen de ces informations. Le récepteur GPS a besoin d'au moins trois satellites pour pouvoir déterminer une position en 2D (X,Y) à la surface de la terre. Un quatrième satellite est nécessaire pour obtenir une position en 3D (X,Y,Z) qui détermine la hauteur ou l'altitude.

L'initialisation est indispensable pour que le GPS puisse calculer sa position. Lors de la première initialisation, il faut compter 5 minutes environ. Vous pouvez vérifier que vous avez acquis une position lorsque le GPS vous indique le nombre de satellites reçus sur la page des satellites (ou indiquant des cercles concentriques 2D ou 3 D).

2                 Fonctionnement

2-1  LA CONSTELLATION GPS

ORIGINE :

Le système de localisation GPS, de portée mondiale, repose sur une constellation de 24 satellites en orbite circulaire. Le système et opérationnel depuis 1994.

                       

Le Navstar  /G.P.S. (Navigation System with Time and Ranging / Global Positionning System) est créé en 1973 par l’U.S. Navy et l’U.S. Air Force. Il offre à tous les utilisateurs un service homogène et continu en trois dimensions.

NB : Le codage est susceptible de donner aux forces américaines une précision supérieure à celle d'un usager civil. De plus l'armée US se réserve paraît-il le droit de dégrader l'information, en cas de conflit où les USA sont partie prenante.

Dans l’Espace   : une constellation de satellites :

Le GPS utilise une constellation de 24 satellites de 500 kg environ, régulièrement répartis sur six orbites circulaires, déphasées de 60°, inclinées à 55 degrés sur le plan équatorial, à une altitude sol de 20 184 km, donnant une période de 43082 s, moitié de la période sidérale terrestre, quasiment 12 heures. Cette répartition spatiale garantit la visibilité en permanence d’au moins six satellites en tout point du globe. La durée de vie minimale du système est de 7 ans .

Au Sol : des stations de contrôle :

Le contrôle au sol du système est assuré par des stations de surveillance, dépendant exclusivement des USA. La station de contrôle maîtresse (M.C.S., Master Control Station), implantée à Colorado Springs, calcule en permanence les temps de propagation ionosphérique, les effets mécaniques relativistes, la dérive des horloges, et établit les éphémérides des satellites( capital, puisque les systèmes récepteurs utilisent ce positionnement précis pour leurs calculs), ces informations sont ensuite retransmises aux satellites de la constellation.

LE SIGNAL GPS :

Chaque satellite possède une horloge atomique maintenue à 7μs du temps UTCet émet à 2 fréquences élevées en bande L de L1=1575.42 MHz et L2=1227.6 MHz avec une stabilité de 10^..23 MHz. Cette fréquence ne traverse ni le béton ni un feuillage dense. Il est donc nécessaire que le récepteur soit dans une zone dégagée.

Trois types de signaux sont émis:

 Un message de navigation avec l’almanach du système (état, identification, positions, temps), sur L1. Message de 1500 bits, à 50 Hz durant donc 30 s.

 Un code dit C/A. (Coarse/Acquisition) au rythme de la milliseconde, permettant la mesure de la distance, module L1. Le code de 1023 bits est émis à 1.023 Mbits/s, il dure donc 1 seconde. C'est ce signal qui peut être dégradé par une erreur volontaire appelée SA(selective avaibility)..

 Un code dit P (Precision) à intervalles longs et réservé uniquement aux utilisateurs privilégiés du GPS. Ce code est émis sur L1 et L2 à une fréquence 10 fois plus grande de 10.23 Mbits/s. Sa durée est de 7 jours. Les clients utilisent des clés de décryptage.

2-2  PRINCIPE DE LOCALISATION GPS

POSITIONNEMENT SIMPLE SUR LE GLOBE :

Le principe de localisation est en lui même très simple. En effet, si on imagine de vouloir localiser un point M, de la surface du globe terrestre, il suffit d'entrer en contact avec 3 satellites.

                              

Chaque satellite envoie son numéro d'identification, sa position précise par rapport à la terre, ou dans le repère lié à Greenwich, l'heure exacte d'émission du signal. Le récepteur GPS, grâce à son horloge supposée synchronisée sur celle des satellites, calcule donc le temps de propagation à la vitesse de la lumière et en déduit la distance au satellite.

Le boîtier récepteur, que possède le particulier, procède par mesures de distances; de ce point de vue, le G.P.S. travaille en régime sphérique.

 Le point M est donc sur une sphère de rayon D1 et de centre le satellite S1, l'intersection avec le globe donne un premier cercle C1.

 Le point M est aussi sur une sphère de rayon D2 et de centre le satellite S2, l'intersection avec le globe donne un deuxième cercle C2. Les cercles C1 et C2 se coupent donc en 2 points.

 Le point M est enfin sur une sphère de rayon D3 et de centre le satellite S3, l'intersection avec le globe donne un troisième cercle C3. C'est le troisième satellite "qui lève l'indétermination" et précise de manière unique le point M cherché.

POSITIONNEMENT EN ALTITUDE :

                        

Lorsque l'on veut l'altitude, en plus de la latitude et de la longitude, on utilise un quatrième satellite. Plus ce dernier sera proche de la verticale de M, plus l'altitude sera fiable. En pratique il arrive que M puisse "voir" 12 satellites. Un algorithme de calcul affine donc la position 3D en utilisant un maximum de satellites. D'ailleurs le récepteur GPS indique de lui même, le nombre de satellites en vue, c'est à dire utilisables.

Par exemple un satellite visible au ras de l'horizon sera inopérant pour calculer l'altitude. Réciproquement un satellite à la verticale de M donnera un mauvais positionnement horizontal. Pour des appareils évolués, le récepteur affiche le positionnement des satellites utilisés, ce qui permet d'apprécier la qualité de l'information calculée. Certains appareils indiquent même la précision de la localisation.

Cette influence de la géométrie de la constellation est caractérisée par un coefficient GDOP ( Geometric Dilution Of Precision). L'UERE ( User Equivalent Range Error) de standardisation GPS est de l'ordre de 16 à 23 m pouvant aller jusqu'à 400 m après 14 jours sans transfert de données..

La précision réelle est le produit GDOP par UERE.

LA REALITE :

L’horloge du récepteur est moins précise que celle du satellite et n’est jamais parfaitement synchronisée. Le calcul consiste donc à résoudre des équations dont les inconnues sont les trois coordonnées X Y Z de M, et une erreur de temps Δt  inconnue mais identique pour toutes les mesures des distances approchées D1, D2, D3,....puisque tous les satellites sont parfaitement synchronisés entre eux. Ainsi le récepteur utilise les données de quatre satellites pour résoudre son problème, soit par mesures successives avec une seule voie de réception, soit par mesures simultanées avec un récepteur à plusieurs voies. Cette dernière méthode est naturellement impérative pour des engins évoluant à grande vitesse.

Le G.P.S. assure en tous points du globe un positionnement et une navigation en trois dimensions, précis à 100 mètres près pour les utilisateurs classiques (soumis à une dégradation éventuelle aléatoire des signaux), et approchant 10 mètres dans le plan horizontal et 15 mètres en altitude pour les usagers privilégiés ou l'armée américaine.

RELATIVITE ET GPS :

Le système GPS est naturellement utilisé au voisinage de la Terre qui est un corps massif, dont la présence gravitationnelle modifie l'espace environnant.

Le temps propre en orbite est donc légèrement différent du temps de l'utilisateur au sol. De combien? De l'ordre du milliardième de seconde en moins, toutes les secondes. Exactement 0.825 10^-9 s .

C'est bien sûr petit, mais pour un signal à 300000 km/s cela donne un écart de distance de 25 cm. Comme ce retard de l'horloge de bord est cumulatif on conçoit qu'après un tour d'orbite, soit environ 1 h 30 mn, l'écart puisse devenir conséquent de l'ordre de 1.35 km.

Le système GPS tient donc compte de l'interaction relativiste masse de la Terre/Signal.

3                  Le GPS et les Cartes

Le GPS donne des coordonnées de longitude et latitude, encore faut-il s’intéresser au système de coordonnées utilisé par le GPS, car il en existe plusieurs qui diffèrent quelque peu les uns des autres et  sachez qu’il en est de même pour les cartes que vous utilisez .

Afin de localiser mathématiquement un objet sur la Terre d'une façon univoque, il faut définir un référentiel géodésique.

Celui-ci est un repère affiné dont le centre est proche du centre des masses de la Terre, ses deux premiers axes sont dans le plan de l'équateur et le troisième est proche de l'axe de rotation des pôles. Il est donc possible dans ce repère d'obtenir des coordonnées pour chaque point de la Terre.

La réalisation concrète et numérique de ce référentiel s'appelle un système géodésique.

De façon courante le GPS utilise le système de coordonnées WGS84 ( World Geodetic System 84) et les cartes très récentes( après 2001) du SHOM sont publiées dans le même système de coordonnées ; il n’en est pas de même pour les cartes terrestres (IGN ou autres sauf mention explicite) .

Les paramètres de positionnement du système lui-même peuvent être calculés à partir d'un point fondamental ou à l'origine d'un repère géocentrique conventionnel. Un tel système de référence étant défini, chaque point est repéré, à un instant donné, par des coordonnées, cela implique la connaissance d'un ellipsoïde associé et sa position dans l'espace.

De nombreux systèmes coexistent, en raison de dispositions légales, réglementaires, ou historiques, de l'amélioration des techniques et des modèles, de l'élargissement de la zone d'application des techniques à la Terre entière.

Les systèmes locaux, issus de réalisations terrestres, sont positionnés à quelques centaines de mètres du centre des masses de la Terre.

Les systèmes spatiaux sont mondiaux, leur origine est située à quelques mètres du centre des masses de la Terre. 

Les Systèmes  Géodésiques

Les systèmes en usage en France sont le résultat de l'historique des réalisations passées : Ils sont basés sur des réseaux de points géodésiques caractéristiques permettant de définir :

- ellipsoïde de référence

- point fondamental

- méridien origine

- représentation plane associée

-précision du centre : quelques centaines de mètres.

principe :

- constantes fondamentales

- coordonnées tridimensionnelles (longitude, latitude, hauteur ellipsoïdale) précision du centre : quelques mètres.

Le système WGS84 (World Geodetic System 1984)

Ce système a été mis au point par le département de la défense des États-Unis à partir de coordonnées de points par observations Doppler sur satellites et défini à partir d'un ensemble de données : constantes fondamentales, développement du champ en harmoniques sphériques, etc... WGS84 a été déduit de la première réalisation WGS72 par une transformation à 7 paramètres. Il est utilisé pour exprimer les éphémérides radiodiffusées du GPS.

Quelques rappels du sujet :

3 -1  Coordonnées géographiques (λ, Ф, h ) sur le globe

La lettre grecque (λ) désignant la longitude.

La lettre grecque (Ф) la latitude.

La lettre h correspond à la hauteur ellipsoïdale (à ne pas confondre avec l'altitude). Elle est définie dans un système de référence géodésique et peut différer de l'altitude de plusieurs dizaines de mètres. Exprimées en grades ou en degrés sexagésimaux, les coordonnées géographiques donnent la latitude et la longitude d'un lieu par rapport à un méridien origine .

Notation des unités angulaires pour les latitudes et longitudes:

degrés, minutes, secondes sexagésimaux ° ´ "

degrés, minutes décimales ° ´

degrés décimaux °

grades (ou gon) gr

radians rd

Approches numériques :

1° = 60´ = 3 600"

180° = 200 gr = 3.141592654 rd

48.61° = 48° 36.6´ = 48° 36´ 36"

48.60° = 54 gr

Un degré de longitude équivaut à environ 111 km sur l'équateur mais ne vaut plus que 74km à une latitude de 48 degrés et devient 0 km au pôle Nord

En considérant une terre sphérique de rayon 6360 km :

- 1° de longitude = cosinus(latitude) x 111 km

- 1° de latitude = 111 km . 

Méridien origine

Les longitudes sont le plus souvent comptées positivement vers l'est, par rapport à un méridien origine.

Ce méridien origine peut être celui de Greenwich (méridien international), ou encore propre à la géodésie d'un pays (méridien de Paris pour la France).

Chaque méridien origine est défini numériquement par sa longitude par rapport au méridien international.

Le méridien de Paris est à 2° 20´ 14.025" à l'est de celui de Greenwich.

Ellipsoïdes

L'ellipsoïde de révolution ("sphère aplatie aux pôles") est un modèle mathématique utilisé pour le calcul et que l'on définit pour qu'il soit le plus près possible du géoïde.

Il existe de nombreux modèles d'ellipsoïdes.

A chaque référentiel géodésique est associé un ellipsoïde sur lequel on a fixé un méridien comme origine des longitudes et qui est parfaitement défini par le demi-grand axe a et différentes valeurs .

Modèles d’ellipsoïdes en usage en France :

- NTF / Clarke 1880 IGN

- ED50 / Hayford 1909

- WGS84 / IAG GRS 1980

Hauteur ellipsoïdale

Cette valeur est définie dans un système géodésique et peut différer de l'altitude de plusieurs dizaines de mètres. Elle correspond à une distance entre le point considéré et le pied de la normale à l'ellipsoïde. Tous les systèmes de positionnement par satellites fournissent une hauteur ellipsoïdale et non une altitude.

Il existe des modèles de géoïde (formules de conversion d'hauteur sur ellipsoïde vers une altitude (type nivellement) permettant de passer de valeurs d'altitudes à des hauteurs ellipsoïdales avec une précision décimétrique).

Il est possible très localement d'assimiler des différences de hauteurs ellipsoïdales à des différences d'altitudes.

En faisant cela on néglige la "pente du géoïde" (correspondant à l'écart entre la verticale et la normale à l'ellipsoïde), qui est plus importante en région montagneuse.

3 - 2   Coordonnées planes

On utilise une représentation plane de la terre ou projection pour :

1. représenter sur une surface plane une partie d'un modèle ellipsoïdal de la surface de la terre.

2. obtenir des valeurs métriques plus exploitables que l'unité angulaire.

3. rendre plus facile une évaluation des distances. Mais une projection ne peut jamais se faire sans qu'il y ait de déformations. Pour s'en convaincre, il suffit d'essayer d'aplatir la peau d'une orange !

Néanmoins, par calcul, il est possible de définir le type et les paramètres d'une projection dans le but de minimiser certaines déformations.

 On choisit alors :

- soit de conserver les surfaces (projections équivalentes).

- soit de conserver localement les angles (projections conformes).

- soit d'opter pour une représentation ne conservant ni les angles ni les surfaces (projections dites "aphylactiques")

Une projection dite "équidistante" conserve les distances à partir d'un point donné. Dans tous les cas, aucune projection ne peut conserver toutes les distances. On introduit alors les notions de module linéaire et d'altération linéaire. Aujourd'hui, la plupart des projections utilisées en géodésie et topographie sont conformes. La cartographie à petite échelle utilise souvent des projections équivalentes.

Dans la plupart des projections, le Nord de la projection n'indique pas la direction du pôle Nord géographique. On introduit alors la notion de convergence des méridiens définie comme suit : la convergence des méridiens en un point est le gisement de l'image (dans la projection) du méridien qui passe par ce point.

Sur une carte donnée, les valeurs de convergence des méridiens et de module linéaire (donc d'altération linéaire) sont variables selon la position du point.

Aux notions de Nord géographique et de "Nord de la projection", on peut ajouter celle de Nord magnétique. L'angle entre le Nord magnétique et le Nord géographique s'appelle : déclinaison magnétique.

3 - 3   Transformation de coordonnées

Prenons par exemple un point situé dans l'est de la France, les coordonnées suivantes expriment la position du même détail (à trois mètres près) :

Système de coordonnées Longitude ou E Latitude ou N

NTF méridien de Paris 6 gr 54 gr

NTF méridien de Greenwich 7°44´14,0" 48°36´00,0"

ED50 Greenwich 7°44´16,4" 48°36´03,0"

WGS84 Greenwich 7°44´12,2" 48°35´59,9"

NTF Lambert I 997 960 m 114 185 m

NTF Lambert II étendu 998 137 m 2 413 822 m

ED50 UTM fuseau 32 Nord 406 946 m 5 383 958 m

WGS84 UTM fuseau 32 Nord 406 864 m 5 383 757 m

RGF93 en projection Lambert-93 1 049 052 m 6 843 777 m

4                    PRECISION

Les performances du GPS "civil" sont largement suffisantes pour les randonnée ou la plaisance, mais  plusieurs dispositifs permettent d’accroître la précision quand cela s’avère nécessaire  . Les systèmes d'augmentation de la précision du positionnement par satellites (Satellite-Based Augmentation Systems [SBAS]) sont des réseaux de stations-relais terrestres et de satellites géostationnaires conçus pour recevoir les signaux des satellites GPS et transmettre des mesures de temps et de distance corrigées, augmentant ainsi considérablement la précision des mesures.

Voici les 2 principaux :

4– 1Le WAAS

           

 Wide Area Augmentation System (WAAS). 

Les origins du WAAS : Le FAA pour "Federal Aviation Administration" et le Département des Transports développent le WAAS pour utilisation dans les manoeuvres de vol d'approche de précision. Pour le moment le GPS ne satisfait pas les normes de précision, d'intégrité et de disponibilité du FAA . Le WAAS corrige les erreurs dues aux perturbations ionosphériques et aux erreurs de temps et d'orbites des satellites. Il corrige les informations vitales d'intégrité de chacun des satellites. Bien que le WAAS n'ait pas encore été approuvé pour l'aviation, le système est disponible pour l'usage des navigateurs et des fervents du plein air.

Comment il fonctionne:

Le WAAS est constitué de 25 stations terrestres positionnées à travers les USA qui captent les signaux GPS. Deux stations maîtresses situées sur les deux côtes, recueillent ces données et calculent un message de correction GPS. Ces corrections compensent pour les erreurs d'orbite et de temps causées par l'atmosphère et l'ionosphère. Le signal différentiel est alors transmis par deux satellites géostationnaires au-dessus de l'équateur. Cette information est compatible avec le signal GPS de base, ce qui signifie que tous les appareils compatibles WAAS peuvent capter ce signal.

Qui bénéficie du WAAS?

Pour le moment, la correction WAAS est disponible en Amérique du Nord et partiellement en Europe Occidentale. La réception est idéale en terrain découvert ou sur l'eau. La couverture du WAAS est beaucoup plus étendue sur terre et sur mer en comparaison du système terrestre DGPS (GPS différentiel). Un autre grand avantage est que le WAAS n'exige pas de receveur additionnel comme le DGPS.


D'autres pays développent des systèmes similaires tels que le MSAS pour l’Asie (Japonais) et l’ EGNOS (Euro Geostationary Navigation Overlay Service ) en Europe utilisable depuis 2005.  Avec le temps les usagers du GPS du monde entier auront accès à des données de haute précision .

Le système WAAS n'est pas opérant  en France puisque sa zone s'étend sur l'amérique du nord.
Le système EGNOS est le système correspondant en Europe.
Les GPS Magellan sont compatibles avec les 2 systèmes mais ne fonctionnent évidemment qu'avec un des deux a la fois suivant la zone ou ils se trouvent ( information THALES/Support Technique) .

Exemple de test de mesure de précision effectué sur un Magellan Méridian color :

            

Précision ( erreur de fidélité) : sur 8 heures 15 mn de mesure continue en un même lieu fixe,  99% des mesures effectuées sont dans un rayon max de 3,1 m et 50 % dans un rayon de 2,2 m  .

La justesse ne peut s’apprécier que sur la carte, mais là, lequel de la carte, ou du GPS, est le plus juste à ce niveau de précision  ?

Merci à A. Girard pour la richesse de son site internet sur le GPS .

4– 2  Le GPS Différentiel

Pour des applications qui demandent une précision de l’ordre du mètre, voire du centimètre, un GPS dit "différentiel", beaucoup plus coûteux, doit alors être utilisé . Dans ce dispositif intervient la localisation d’une antenne fixe par rapport au sol ; la précision devient alors remarquable !

La méthode consiste à utiliser un récepteur placé en une station connue. Il calcule donc l'erreur volontaire (SA) et les erreurs de propagation du signal qui dégradent la précision. Cette information de correction est alors répercutée sur les récepteurs du voisinage. C'est ainsi que fonctionnent les avions qui peuvent alors se positionner à quelques mètres près.

Les nouvelles techniques permettent d'atteindre une précision centimétrique.

          

                                 

 

5                  UTILISATION du GPS

5 – 1  Initialisation

Après avoir lu attentivement le mode d’emploi constructeur, vous devez initialiser votre GPS ; cette opération est simple car elle consiste à allumer le GPS et le laisser chercher les satellites . Cette opération doit être faite à l’extérieur avec une vue dégagée du ciel pour qu’aucun obstacle ( arbres, immeubles) ne perturbent l’opération ( certains GPS vous demandent de vous situer par une question pour faciliter la recherche par ex : Europe oui /non) .

    5 - 2  Ce qu’il faut savoir

Il existe 2 familles de GPS :

-    les portables ( comme un téléphone portable) à antenne intégrée .

-   les fixes ( montés sur tableau de bord, à antenne  intégrée ou déportée)

 Ces 2 familles peuvent intégrer ou non une cartographie :

-  les plus simples en sont dépourvus, ils vous donneront vos coordonnées ;

-  les GPS de moyenne gamme intègrent une cartographie générale ( Europe, France ) pouvant être suffisante pour de bonnes ballades

-  les GPS plus complets disposent d’une mémoire adressable ce qui permet de charger des cartes à partir d’un ordinateur PC ( cartes détaillées devant être achetées au constructeur )

-  de nombreuses autres fonctionnalités font le prix de l’appareil : taille écran, couleur ou non, nombre de points et routes, compatibilité WAAS ou EGNOS, étanchéité

Votre GPS va afficher votre position (latitude, longitude, altitude, jour, heure, éphéméride) et vous donnera l’orientation ( écran boussole), votre vitesse et d’autres possibilités selon le modèle  .

Si votre GPS est compatible WAAS ou EGNOS, votre position sera déterminée avec une précision de 3 à 5 m en zone couverte, sinon de 15 m ( selon les modèles) .

L’intérêt majeur de disposer d' un GPS se caractérise en 3 points :

◊   il va tracer sur l’écran ‘’cartes’’ vos déplacements ( ligne pointillée) ce qui permet un ’ retour’ strictement identique au déplacement ‘aller’  (comme le petit poucet avec ses cailloux) .

◊  une opération simple ( appui sur un bouton) vous permet de mémoriser dans le GPS, un point  appelé Way-Point ( endroit caractéristique) .

◊  Les ‘way-points’ enregistrés vont  permettre de construire des ‘Routes’ : chemins passant par des points permettant d’aller du point de départ au point d’arrivée . L’affichage d’une route sur l’écran ‘carte’ ( ligne en gras) vous permet de vous positionner sur la ligne au cours de votre déplacement ( curseur affichant la position courante) . Ainsi vous pouvez joindre votre destination (ou assurer votre retour) en suivant votre route sans erreur même par manque de visibilité !

Sans entrer dans les détails des fonctionnalités propres à chaque constructeur de GPS, il faut veiller à choisir un GPS qui permet d’afficher un niveau de carte suffisamment précis pour une utilisation locale ( détails, échelle etc…) ; de même, il faut une capacité suffisante d’enregistrement de way-points (500 pts) et de routes ( 15 à 20 routes) .

 Votre choix dépendra de l’usage que vous voulez faire de votre GPS (déplacements en voiture en France, à l’Etranger, circulation urbaine, promenades en forêt, montagne, navigation côtière, navigation hauturière …) . Fixe ou manuel, le GPS peut tout faire mais il a besoin de cartes répondant à vos besoins et c’est là que cela se complique ! Plus vous en voudrez, plus vous ferez appel à des fonctionnalités coûteuses ( affichage d’écrans : dimension, couleur), détails de cartes, nombre de cartes, lecteur de cartes, etc ..) .

Vous devez donc choisir parmi les GPS du marché celui qui répond le mieux ou le moins mal à vos désirs au meilleur prix ( de 150€ à 550€ pour un portable jusqu’à 2000 €  pour un modèle professionnel) . Plusieurs constructeurs se sont positionnés en leaders : GARMIN, THALES/ MAGELLAN, NAVMAN ; ils offrent un large choix; d’autres sont plus spécialisés Marine tel que FURUNO à vocation professionnelle . Certains permettent d’installer les cartes Marine sur une SD Card, mémoire complémentaire ( Magellan Marine de THALES, GARMIN) . De façon générale, ces appareils sont gourmands en énergie, soyez attentifs à leur autonomie (à peine 15 Hres sur piles) .

 

Servez vous toujours de votre GPS pour vous y habituer ! ce n’est pas dans la brume ou dans la pluie, sans visibilité, qu’il faut apprendre à s’en servir !

Il indique avec précision votre position et assure votre Sécurité (notamment en cas d’appel aux secours) .

 N'OUBLIEZ JAMAIS: Un GPS est un appareil électronique fabuleux, très utile dont vous ne vous passerez plus, mais il PEUT TOMBER EN PANNE.
Il ne peut se substituer aux cartes, au compas ni à l’observation de son environnement .

  

6  L’AVENIR

Après 2008 avec Galileo et le GPS 2 les performances s’approcheront de ce "super GPS" en matière de précision ( <3 mètres).

           

Progrès envisagés :

Enfin, on pourrait améliorer un système satellitaire tel que le G.P.S par une méthode différentielle , en utilisant un émetteur-récepteur placé en une position géodésique parfaitement connue et mesurant l’erreur entre la position issue des réceptions G.P.S. et sa position réelle. Ces mesures, exploitées et rediffusées automatiquement dans un rayon de quelques centaines de milles, permettraient d’atteindre des précisions de l’ordre de quelques mètres, voire du mètre. Pour toutes les utilisations qui requièrent une grande précision, le G.P.S. différentiel entre alors en concurrence avec la plupart des systèmes de proximité à infrastructure terrestre.

Les futurs systèmes devront répondre à de nouvelles exigences. L’exemple est donné par la navigation aéronautique: un système de navigation ne peut être utilisé dans les conditions d’approche et d’atterrissage les plus difficiles que s'il est totalement fiable. Ce qui interdit toute défaillance du signal en cours d’exploitation dans un délai de quelques secondes. Des études sont en cours, notamment sur la mise en place de géostationnaires chargés de la surveillance des systèmes, et sur la redondance des équipements émetteurs et récepteurs.

Quant aux utilisateurs (professionnels ou amateurs), ils bénéficieront de plus en plus de la toute-puissance des calculateurs qui mettront à leur disposition des récepteurs "intelligents" capables de présenter de manière simple les informations issues d’un ou de plusieurs systèmes, spatiaux ou terrestres.

Il est aussi certain que GPS et Galileo seront fortement associés à la téléphonie mobile ( futur système AGPS). Aujourd’hui, une puce GPS est déjà intégrée à certains téléphones mobiles aux USA (MOTOROLA) et lorsque un numéro d'urgence est composé, l’utilisateur est immédiatement localisé. Cette technologie d’avenir présentera l’intérêt de faire effectuer la recherche des satellites par une station terrestre qui indiquera les informations utiles à votre téléphone/GPS ( très utile en ville ) ; cela réduira significativement la consommation électrique de l’appareil mais nécessite de se trouver dans une zone couverte par les antennes de  téléphonie mobile .

 

BIBLIOGRAPHIE : Mécanique spatiale tome II, ouvrage du CNES, auteur Jean Pierre CARROU, 1995, Cépaduès

Site du CNES : http://i-space.cnes.fr/

Site de l’IGN : http://www.ign.fr/

Site THALES : http://www.magellangps.com/fr/

Site SHOM : http://www.shom.fr/

Site sur GPS : http://agirard.free.fr/GPS   ( comparatif)

 

 

 

Informations complémentaires :

 

 SHOM (Service Hydrographique et Océanographique de la Marine)

Le GPS et la carte marine

L’incomparable facilité d’emploi et la précision du GPS ne doivent pas faire oublier que les cartes marines s’appuient :

• sur des levés hydrographiques parfois anciens, effectués avec des moyens de positionnement d’une précision inférieure à celle du GPS.

• sur des systèmes géodésiques souvent différents du système WGS 84 utilisé par le GPS.

C’est en effet l’avènement des satellites qui a permis (et rendu nécessaire!) l’utilisation d’un système mondial unique, alors que jusque là, les hydrographes utilisaient des systèmes locaux (notamment dans les îles), au mieux continentaux (ED 50, NAD 27 notamment).

 

Quelques valeurs d’écarts entre systèmes géodésiques

Le GPS calcule la position d’un point en latitude et longitude dans le système géodésique mondial WGS 84 (on ne le répètera jamais assez !).

Reporté sans précautions sur une carte établie dans un autre système géodésique, ce point peut être distant du point réel d’environ :

• 150 m pour le système européen ED 50 (la plupart des cartes des côtes de France entre 1960 et 2001)

• 500 m pour les cartes de Guadeloupe (système IGN 51)

• 1500 m pour les cartes de la Réunion jusqu’en 1996 (système IGN 47)

• valeur parfois inconnue dans certaines régions

La Lettre du SHOM aux navigateursDécembre 2003

 

Avec une carte qui n’est pas en WGS 84est très facile

et donc tentant, d’utiliser l’affichage direct des

Les formules de passage automatique d’un système à l’autre utilisent des valeurs moyennes pouvant introduire des distorsions dans certaines zones. Les corrections indiquées sur les cartes sont, elles, parfaitement adaptées à la zone couverte.

Les cartes électroniques du SHOM (ENC) et, depuis 2001, les nouvelles éditions des cartes du SHOM sont référencées au système WGS 84 : elles n’appellent donc pas de corrections.

Mais il vaut mieuxectuer soi-même les corrections sur les positions

Le cas critique

Vous naviguez à proximité de la côte avec une carte à moyenne ou grande échelle ne comportant pas de valeurs de corrections à appliquer au point GPS, comme c'est fréquemment le cas dans les DOM-TOM : renoncez au GPS, et naviguez par rapport au trait de côte et aux amers portés sur la carte (compas de relèvement et radar).,               

                                                                                                                                                Mon Ami