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Présentation du positionnement par satellite

 

A) Le principe du positionnement par satellite : la triangulation

Aujourd'hui, le GPS permet d'obtenir l'heure exacte, la position géographique et éventuellement l'altitude. Et ce, en avion, en voiture, en bateau, à pied, en montagne, dans le désert, par beau temps ou au milieu d'une tempête.

 

 

Comment est-ce possible ?

Grâce à un réseau de 24 satellites positionnés de telle sorte qu'en tout point du globe, un utilisateur est en communication avec au moins 3 satellites, si ce n'est 4.

Les messages échangés sont en outre cryptés, échappant ainsi au piratage.

Il faut savoir qu'un satellite émet des ondes radio toutes les millisecondes sur deux fréquences différentes, renouvelant ainsi les calculs pour affiner la précision. Ce ne sont donc pas des mesures ponctuelles, sources d'importantes erreurs.

 

Représentation schématique de la terre et de la constellation de satellites du système GPS.

Etudions le principe de la triangulation.

Cette méthode est complexe, c'est pourquoi le modèle étudié sera simplifié :

- En un point donné du globe, 4 satellites sont susceptibles de transmettre leurs informations à mon récepteur GPS.

 

4 satellites sont utilisés pour le positionnement.

- Un satellite va donc émettre ses signaux contenant entre autre l'heure exacte de l'émission.

- À la réception, un calculateur inclus dans le boîtier va pouvoir déterminer la durée du parcours de l'onde (différence du temps de l'émission et du temps de la réception grâce à une horloge interne intégrée au boîtier).

- La durée du parcours de l'onde étant calculée et sa vitesse connue, on en déduit la distance séparant l'utilisateur du satellite. La première mesure situe donc le récepteur sur une sphère virtuelle, dont le centre est le satellite.

- Une deuxième mesure permet de me situer potentiellement sur un cercle (intersection de deux sphères).

- Une troisième mesure ne me situe plus que sur deux points plausibles (Si seulement 3 satellites sont en interaction avec le récepteur, les coordonnées peuvent quand même être affichées car sur l'un des deux points se situera dans l'espace).

- La quatrième mesure tranche. Les coordonnées me sont alors affichées. Cette mesure permet de plus de corriger les éventuelles erreurs des horloges.

 

Mais il faut savoir que ces données sont encore limitées par des facteurs tels que la vitesse de propagation des ondes dans les différentes couches de l'atmosphère, le lieu géographique de la mesure (à cause des immeubles, la position se révèle plus imprécise en ville qu'en rase campagne ), le déplacement éventuel du récepteur (la précision chute d'autant plus que la vitesse est élevée)…

Tous ces éléments font que la précision des mesures actuelles varie de 5 à 20 mètres. L'horloge est, elle, exacte à 200 nanosecondes près (2.10-4) car un décalage d'un millionième de seconde provoque une erreur de 300 mètres.

 

B) Les aspects économiques et les utilisations actuelles et futures

Les applications économiques sont actuellement très diverses mais avec l'apparition de GALILEO, elles se multiplieront.

Les exemples ne manquent pas. On peut notamment citer une filière en expansion : l'automobile. La navigation par satellite se généralise et facilite le guidage mais permet aussi d'être localisé par des services de secours en cas d'accident. La répartition des taxis pourra être optimisée.

 

Mais des applications se sont révélées très utiles dans des domaines insoupçonnés.

C'est les cas de l'agriculture, où le système est employé dans le repérage de la production des terres. Après une phase d'acquisition du rendement d'une parcelle (précision de 5 mètres), l'engrais est dosé en fonction de la position du tracteur et des qualités de fertilité du sol.

Les aveugles sont aussi concernés par cette avancée technologique. Selon leur position et grâce à un centre téléphonique, ils peuvent désormais se renseigner sur leur environnement, service développé par une société lyonnaise.

Les compagnies aériennes réaliseront d'importants bénéfices avec Galileo.

Toutes ces innovations permettent aux entreprises d'optimiser leur efficacité et de réaliser ainsi d'importants bénéfices. Dans le secteur des compagnies aériennes par exemple, avec la précision de GALILEO, les trajets de vols seront plus directs et les flux améliorés. Ainsi le gain de temps n'est pas négligeable et la consommation de carburant sera réduite. On estime qu'une économie de 15 milliards d'euros sera réalisée par les compagnies entre 2008 et 2020. En comparaison le système GPS aura, lui, réalisé un bénéfice de 40 milliards d'euros pour tout le positionnement.