Global Positioning System - Définition
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Composition
Le GPS est composé de 3 parties distinctes, appelées encore segments:
Le segment spatial
En 2010, il est constitué d'une constellation de 31 satellites NAVSTAR (Navigation Satellite Timing And Ranging). Ces satellites évoluent sur 6 plans orbitaux ayant une inclinaison d'environ 55° sur l'équateur. Ils suivent une orbite quasi-circulaire à une altitude de 20 000 à 20 500 km qu'ils parcourent en 11 h 58 min 2 s, soit un demi-jour sidéral. Ainsi les satellites, vus du sol, reprennent la même position dans le ciel au bout d'un jour sidéral.
Les générations successives de satellites sont désignées sous le nom de Blocs :
- Bloc I : les satellites du Bloc I sont les 11 premiers satellites du système, mis en orbite entre 1978 et 1985, fabriqués par Rockwell International, ils étaient prévus pour une mission moyenne de 4,5 ans et une durée de vie de 5 ans, mais leur durée de vie moyenne s'éleva à 8,76 années ; l’un d’entre eux est même resté pendant 10 ans en activité. Leur mission principale était de valider les différents concepts du GPS. Aujourd’hui, plus aucun satellite du Bloc I n'est encore en service ;
- Bloc II : les satellites du Bloc II sont les premiers satellites opérationnels du GPS. De nombreuses améliorations ont été apportées à ces satellites par rapport à la version précédente, notamment en ce qui concerne leur autonomie. Ils sont capables de rester 14 jours sans contact avec le segment sol tout en gardant une précision suffisante. Neuf satellites furent lancés en 1989 et 1990. Bien qu'on ait estimé leur durée de vie à 7,5 ans, la plupart d'entre eux sont restés en fonction pendant plus de 10 ans. En 2010, il ne reste plus aucun satellite du Bloc II actif ;
- Bloc IIA : les satellites du Bloc IIA, au nombre de 19 et lancés entre 1990 et 1997, correspondent à une version perfectionnée des satellites du Bloc II initial. Ils ont été équipés pour fonctionner éventuellement en mode dégradé pour les civils. Ils sont équipés de 2 horloges atomiques au césium et de 2 horloges au rubidium. Ils ont marqué à partir de 1993 le début de la phase opérationnelle du GPS. En 2010, 11 satellites du Bloc IIA sont actifs ;
- Bloc IIR : les satellites du Bloc IIR sont dotés d'une meilleure autonomie, fabriqués par Lockheed Martin Corporation, et mis en orbite entre 1997 et 2009, ils peuvent se transmettre mutuellement des messages sans aucun contact au sol, permettant ainsi aux opérateurs du système de pouvoir communiquer avec des satellites qui leurs sont inaccessibles dans une communication directe. Ils sont équipés de 3 horloges atomiques au rubidium. Vingt-et-un satellites du Bloc IIR ont été lancés, le dernier le 17 août 2009. Vingt sont actifs. Les huit derniers sont désignés sous le sigle IIR-M parce qu'ils émettent un nouveau code civil (L2C) et un nouveau code militaire (M). Le IIR-M7 transportait en plus un émetteur expérimental transmettant sur la fréquence L5 qui sera implantée sur les satellites du Bloc F ;
- Bloc IIF : les satellites du Bloc IIF (Follow-On) construits par Boeing sont au nombre de 12, le premier de la série a été lancé en mai 2010, et les lancements des autres satellites s'échelonneront jusqu'en 2014. Le programme vise à atteindre ainsi une constellation de 33 satellites ;
- Bloc III : les satellites du Bloc III sont encore en phase de développement en 2010 et ont pour but de faire perdurer le GPS jusqu'en 2030 et plus. Les premières études furent lancées en novembre 2000, et en mai 2008, Lockheed Martin Corporation fut choisi pour réaliser 32 satellites. Une première série composée de 8 satellites (Bloc IIIA) doit être lancée à partir de 2014.
Le segment de contrôle
C'est la partie qui permet de piloter et de surveiller le système. Il est composé de 5 stations au sol du 50th Space Wing de l'Air Force Space Command, basé à la Schriever Air Force Base dans le Colorado (la station maîtresse est basée à Colorado Springs) dans la base de Cheyenne Mountain. Leur rôle est de mettre à jour les informations transmises par les satellites (éphémérides, paramètres d'horloge) et contrôler leur bon fonctionnement .
Le segment utilisateur
Il regroupe l'ensemble des utilisateurs civils et militaires qui ne font que recevoir et exploiter les informations des satellites. Le système ne peut donc être saturé : le nombre maximum d'utilisateurs GPS est illimité.
