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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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VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2001 par Gérard BONIN
- Version archivée 2 de mai 2014 par Nel SAMAMA
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Brève histoire du positionnement
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1. Aspects stratégiques, économiques et militaires
Le spectre alloué aux Global Navigation Satellite Systems (GNSS) est discuté au niveau international, car ce dernier doit être disponible à l’échelle de la planète. L’International Telecommunication Union (ITU) est en charge de l’organisation des débats et, en dernier lieu, de l’allocation des bandes de fréquences correspondantes. La bande allant de 1 559 à 1 610 MHz a ainsi été réservée pour les GNSS. Le système américain, le Global Positioning System (GPS) fut le premier à utiliser cette bande, bientôt suivi par le système russe Glonass, puis par Galileo et Beidou.
La multiplication de ces constellations montre à quel point ces dernières représentent un enjeu stratégique et politique. D’un point de vue européen, la décision de réaliser une nouvelle constellation n’a été considérée qu’après avoir analysé les diverses options possibles : comme celles de participer aux programmes GPS ou Glonass. Les contraintes émises par les divers acteurs en présence, de part et d’autre, n’a cependant pas permis de trouver un accord.
Dans tous les cas, les aspects d’indépendance militaire et économique semblent être des raisons fortes de cette multiplication des systèmes. En plus des quatre cités, quelques satellites supplémentaires ont été (ou sont) en cours de déploiement, afin de permettre de « complémenter » les constellations :
-
soit d’un point de vue de la couverture ;
-
soit pour en améliorer la fiabilité ou encore les performances de positionnement.
Ce sont les systèmes WAAS (Wide Area Augmentation System) et EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), aux États-Unis et en Europe, ou encore GAGAN (GPS-Aided Geo Augmented Navigation) et MSAS (Multifunctional Satellite Augmentation System) en Inde et au Japon.
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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
Une...
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