Système de positionnement par satellites - Définition
Les systèmes de géopositionnement satellitaires sont des ensembles composés d’une constellation de satellites artificiels en orbite autour de la Terre et de récepteurs. Le récepteur, qui peut être au sol ou embarqué sur un véhicule (une automobile, un navire, un avion, etc.), reçoit des informations en provenance des satellites qui lui permettent de calculer ses coordonnées, c'est-à-dire sa position par rapport à la Terre (en pratique, par rapport au système géodésique World Geodetic System en 1984 WGS 84).
Note : les références cartographiques sont souvent basées sur des systèmes géodésiques plus anciens (WGS 72 ou antérieurs) ce qui entraîne une erreur de positionnement qui peut être supérieure à l'imprécision du système.
Le récepteur est souvent couplé à un calculateur qui détermine le cap à suivre pour rejoindre un point de coordonnées connues ou qui fait défiler une carte numérique sous le mobile.
Le récepteur peut aussi être couplé à un téléphone cellulaire ou satellitaire qui retransmet automatiquement la position du mobile à un central. Ce central peut alors contrôler, gérer ou surveiller le déplacement des mobiles.
La précision de la localisation est, en principe, indépendante du lieu. Elle dépend du nombre de satellites reçus et du temps d’intégration. Les récepteurs les plus simples permettent de localiser en quelques secondes un mobile avec une précision meilleure que 100 mètres. Les récepteurs sophistiqués tels que ceux embarqués sur les avions civils et militaires permettent une précision inférieure au décamètre, voire au mètre. Un récepteur fixe au sol permet, après une intégration sur une période de plusieurs minutes, de connaître la position d’un point avec une précision centimétrique.
Principe
Les principaux systèmes de positionnement reposent aujourd'hui sur plusieurs dizaines de satellites émetteurs spécialisés en orbite et de récepteurs-calculateurs mobiles sur Terre. La réception par le calculateur, d'un minimum de quatre satellites assure un calcul de positionnement précis par trilatération.
En cas de difficultés de réception, trois satellites permettent de faire un point en 2D (sans l'altitude).
Systèmes existants
Avant les satellites, les navigateurs utilisaient un réseau de stations radios terrestres. Le plus ancien, le LORAN, date des années 1940. Il est toujours actif actuellement dans sa version Loran-C . Le système de navigation Oméga, mis en service en 1968 utilisait huit antennes démesurément hautes réparties à travers le monde; un terme a été mis à son fonctionnement en 1997.
Les systèmes de positionnement existants sont :
- Galileo pour l'Europe (en cours de développement) ;
- GLONASS pour la Russie ;
- GPS pour les États-Unis ;
- Beidou pour la Chine.
Les systèmes par satellites (GPS & GLONASS) peuvent êtres complétés par des systèmes dit d'overlay qui délivrent en temps réel des corrections permettant d'accroître la précision ainsi que des informations permettant de garantir l'intégrité de ces corrections.
Les systèmes d'overlay existant (ou en développement) sont :
- WAAS, pour les États-Unis (zone de service appelée CONUS), complémentant le GPS
- EGNOS, pour l'Europe (zone de service appelée ECAC), complétant les GPS & GLONASS. EGNOS est une brique participant au développement de Galiléo.
- MSAS en cours de test par le Japon.
- GAGAN en cours de développement par l'Inde.
Utilisations
Les systèmes de positionnement sont utilisés essentiellement pour la navigation, le repérage des balises de détresse, la gestion de réseaux de transport, les systèmes de télécommunications, mais aussi pour l'agriculture de précision, la gestion des collectivités locales, la lutte contre le car jacking, la géolocalisation, la piraterie maritime, la topographie, etc.
Ils sont également à la disposition des particuliers, qui peuvent acheter du matériel leur permettant de localiser leur position exacte à tout moment, par exemple au cours de leurs déplacements en automobile ou en randonnée.