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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Calcul d'une position4. Signaux GNSS
Afin de permettre le calcul d'une position, il est nécessaire de bien comprendre la structure des signaux et d'en expliquer les principaux enjeux. La description proposée ici n'est en rien exhaustive. Elle cherche à faire prendre conscience des difficultés et de la façon dont les concepteurs ont abordé les problèmes pour y apporter quelques réponses. Les principes seront décrits sur le GPS et les différences, lorsque cela est applicable, seront précisées pour les autres systèmes.
Nous n'aborderons ici que les GNSS. En particulier, nous ne détaillerons pas le fonctionnement d'autres systèmes de positionnement par satellites, comme Argos par exemple, qui reposent sur des concepts assez différents en termes de mesures.
4.1 Description des différents signaux
Les signaux sont les supports radio des divers services de navigation proposés. Ils doivent permettre la réalisation des mesures décrites jusqu'ici, ainsi que la transmission des données nécessaires aux récepteurs. Les contraintes liées à la réservation mondiale des bandes de fréquence sont un élément supplémentaire à prendre en compte. Les performances de positionnement visées sont également déterminantes dans le choix des signaux.
Remarque
Il existe typiquement deux approches à la fourniture d'une mesure de distance de bonne précision : une grande bande passante ou un codage des signaux.
Le choix retenu par GPS, puis suivi ensuite par les autres constellations, est le second.
Ainsi, les caractéristiques des codes vont revêtir une importance considérable.
On perçoit également un potentiel impact important du nombre de signaux disponibles, ainsi que de la qualité (le fameux rapport signal sur bruit) de ces derniers. Des efforts particuliers seront menés en ce sens, en relation avec les performances des codes.
-
Contexte de multiplication des signaux
Nous assistons actuellement à une multiplication très impressionnante du nombre de signaux disponibles à court terme. Nous sommes dans une phase de transition entre la disponibilité d'une seule constellation, le GPS, et celle de quatre constellations. Cette situation a d'ailleurs eu également des conséquences sur le GPS lui-même, pour lequel cette multiplication des signaux a entraîné une refonte partielle. En particulier, rappelons-nous que ce dernier avait implémenté la « selective availability »...
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Signaux 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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