Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Bien que le système américain de navigation par satellite GPS soit opérationnel depuis de nombreuses années, ces systèmes sont en plein développement avec le renouveau de la constellation russe Glonass, le développement très rapide de Beidou (Chine) et les premiers lancements de Galileo (Europe). 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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Although the United-States GPS has been declared fully operational almost twenty years ago, the satellite based navigation systems are under a rapid growth with the renewal of Glonass (Russia), the rapid deployment of Beidou (China) and the first launches of Galileo (Europe). This paper gives the state of the art of these constellations and highlights the major differences and possible convergence aspects. In addition, potential hybrid approaches are also dealt with.
Auteur(s)
-
Nel SAMAMA : Professeur, Institut Mines-Télécom/Telecom SudParis/Groupe Navigation, Evry, France
INTRODUCTION
Dès lors que l'homme a décidé d'explorer de nouveaux territoires, il a eu besoin de 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 moyen intéressant. 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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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
GNSS | GPS | satellites
VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2001 par Gérard BONIN
- Version courante de sept. 2019 par Nel SAMAMA
DOI (Digital Object Identifier)
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Signaux GNSS3. 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.
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Différents segments d'une constellation
Trois « segments » composent une constellation, comme illustré à la figure 3. Notez sur la figure 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 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.
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Le segment « sol » a la tâche de suivre et de mettre à jour les satellites. Cela s'applique :
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aux trajectoires de ces derniers ; mais également ;
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à la précision de synchronisation des horloges des satellites ;
-
à la transmission des paramètres du message de navigation (qui est décrit ci-après).
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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.
-
-
Notion d'indétectabilité
Une autre caractéristique découlant de cette liaison unidirectionnelle est l'indétectabilité du récepteur. Ces avantages militaires ne sont pas toujours compatibles avec les services proposés. Ces derniers ont ainsi souvent recours à l'association des systèmes de navigation par satellites avec des moyens de télécommunication, locaux ou globaux, afin de permettre un échange et un partage des données de positionnement.
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Aspects « système » des GNSS
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 (2006).
-
(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 (E.) - GNSS – Global navigation satellite systems : GPS, Glonass, Galileo, and more Springer. - ...
ANNEXES
• Agence documentaire historique de la Nasa http://history.nasa.gov
• APL-John Hopkins Applied Physics http://techdigest.jhuapl.edu
• Centre d'information analytique du Glonass et du GPS https://glonass-iac.ru/en/GLONASS
• 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
• Système de navigation par satellite BeilDou ...
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