Système de positionnement par satellites - Définition

Systèmes d'augmentation de performances

Les systèmes satellitaires existants (GPS & GLONASS) peuvent être complétés par des systèmes dits d'augmentation ou 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. Le principe de ces systèmes est qu'une ou plusieurs stations au sol mesurent en permanence l'erreur et transmettent un signal de correction aux utilisateurs.

Il existe de nombreux systèmes différents selon les corrections fournies au récepteur. Certains systèmes transmettent des informations sur les sources d’erreur (écarts d’horloge, éphémérides, retards ionosphériques), d’autres fournissent l’écart constaté total (différentiel), d’autres ajoutent des informations issus du véhicule lui-même (vitesse, altitude..)

On classe généralement ces systèmes d'augmentation en trois catégories, selon la manière dont la correction est calculée et transmise :

• Augmentation basée sur des satellites : SBAS (Satellite-Based Augmentation System) tels que WAAS (Wide Area Augmentation System), EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) et MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System)
• Augmentation basée sur des systèmes sol : GBAS (Ground-Based Augmentation system) tels que le DGPS (differential GPS) ou les pseudolites (pseudo-satellites au sol)
• Augmentation basée sur des systèmes à bord (pour les avions) : ABAS (Aircraft Based Augmentation System) telles les centrales à inertie.

Ces systèmes permettent d'obtenir une précision allant jusqu'au centimètre. Pour la navigation aérienne, le concept GNSS (Global Navigation Satellite System) de l'OACI demande que l'intégrité des systèmes de navigation par satellite soit surveillée, et qu'une alerte soit émise à bord en cas de perte de l'intégrité nécessaire (qui dépend de la phase du vol).

Systèmes de navigation satellitaires existants ou en développement

Les systèmes de positionnement satellitaires globaux sont :

• Galileo pour l'Europe (en cours de développement, mise en service prévue pour 2013) ;
• GLONASS pour la Russie ;
• GPS pour les États-Unis ;
• Beidou pour la Chine.

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.
• MSAS en cours de test par le Japon.
• GAGAN en cours de développement par l'Inde.

GPS

Le système GPS est en 2008 le seul système de navigation satellitaire global entièrement opérationnel, il est constitué de 32 satellites en orbite intermédiaire (MEO) en six plans orbitaux. Le nombre exact de satellites varie en fonction des remplacements de satellites en fin de vie. Le GPS est opérationnel depuis 1978 et disponible librement depuis 1994, c’est le système le plus largement utilisé.

GLONASS

Le système GLONASS de l’ex union soviétique, aujourd’hui Russie, en russe Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, était également une constellation entièrement opérationnelle, mais avec l’écroulement de l’union soviétique, il n’est plus entretenu, provoquant des trous de couverture et une disponibilité partielle. La fédération russe s’est engagée à le restaurer avant 2010 avec une collaboration indienne dans ce projet

Galileo

L’Union européenne a signé avec l’agence spatiale européenne en Mars 2002 l’accord sur le développement du système global Galileo. Le coût est estimé à environ 3 milliards d’euros. Le système est prévu opérationnel en 2012. Le premier satellite expérimental a été lancé le 28 décembre 2005. Un second satellite de validation a été lancé en 2008 Les signaux de navigation de Galileo seront compatibles avec ceux du futur GPS, permettant aux récepteurs de les combiner pour augmenter la précision ainsi que la véracité du point.

Compass

La Chine a indiqué son intention d’étendre son système régional Beidou en système global. Ce programme est appelé Compass dans l’agence d’informations chinoises officielle « Xinhua News Agency ». Le système Compass doit comporter 30 satellites en orbite MEO et 5 géostationnaires. Cette annonce est accompagnée d’une invitation à d’autres pays désirant y collaborer, alors que la Chine est également engagée dans le programme Galileo.

IRNSS

Le système IRNSS (Indian Regional Navigational Satellite System) est un projet de système autonome de navigation régionale construit et contrôlé par le gouvernement indien. Il doit permettre une précision absolue de 20 mètres sur l’Inde et jusqu’à 1500 à 2000 km au voisinage. Le but est un système entièrement sous contrôle indien, le segment spatial, terrestre et les récepteurs étant développés par l’Inde. Le projet a été approuvé par le gouvernement indien en Mai 2006, avec un objectif de développement en 6 à 7 ans.

QZSS

Le système QZSS ( Quasi-Zenith Satellite System), est développé par le Japon pour un premier lancement en 2008. Il sera constitué de trois satellites géostationnaires permettant le transfert de temps et une augmentation du GPS. Il couvrira le Japon et sa région

Autres systèmes de positionnement satellitaires

Le système français DORIS (Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite) peut être considéré comme l’inverse des GNSS : à partir de balises au sol, il permet de déterminer avec précision la position d’un satellite. Il est utilisé par exemple sur les satellites d’observation

Les systèmes ARGOS et Cospas-Sarsat ne sont pas à proprement parler des systèmes de navigation, mais de positionnement à distance: le mobile ne contient qu'un émetteur, et la position est connue par le centre de calcul du système. Quoique de précision médiocre (1à 2km) Ils sont utilisés pour la sécurité aérienne et maritime ou le radiotracking d'animaux, grâce à la simplicité des balises embarquées. Ils fonctionnent, comme le TRANSIT, par mesure d'effet doppler.