Les
satellites, dont la durée de vie moyenne est de 7,5 années, sont
renouvelés et évoluent dans leur technologie. Actuellement la
constellation comporte 28 satellites de générations différentes (émettant
tous les mêmes signaux) : 4 du bloc II (années 80), 18 du bloc IIA
(1990-97), et 6 du bloc IIR (depuis 97). |
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LA PETITE HISTOIRE DU GPS CIVIL ...
Les
premières applications civiles du GPS se réduisaient à
l'utilisation du S.P.S.(Standard Positioning Service) : Positionnement
absolu code C/A utilisant les orbites radiodiffusées, de précision
moyenne 50m.
Au début
des années 80, deux radio-astronomes du M.I.T. (Massachusets
Institute of Technology), Shapiro et Counselman,
proposent d'utiliser les phases à la place des codes, comme ils
traitaient déjà les signaux radioélectriques extragallactiques VLBI
(Very Long Baseline Interferometry): c'est le début du GPS centimétrique,
puis millimétrique. On peut citer également Javad Ashjee,
jeune ingénieur de chez Trimble qui utilisa le premier récepteur
phase sans s'en rendre compte, et Benjamin Remondi qui proposa
une résolution astucieuse des ambiguïtés entières. Ces immenses
progrès dans le positionnement ne sont donc pas nés de longs débats
au sein de commissions, mais d'un esprit d'ingéniosité remarquable.
Il est
bon de rappeler que le GPS a été conçu comme un outil des forces
armées des USA. Personne n'avait imaginé les centaines
d'applications civiles reposant aujourd'hui sur la technologie GPS: géodésie,
géophysique, cartographie, topographie, océanographie, transfert de
temps et synchronisation, météorologie, ingéniérie industrielle,
exploitation offshore, gestion maritime, agriculture et pêche,
espace, loisirs...
Le
fait que GPS soit d'abord et toujours un outil militaire unilatéral
(USA) limite les investissements industriels civils dans le monde et
particulièrement en Europe. La concurence et l'indépendance du système
civil Galileo vont développer la notion de service comme objectif
essentiel.

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NIVEAUX
DE PRECISION
On
distingue le S.P.S. (Standard Positioning Service) accessible à
tous les utilisateurs et reposant sur l'utilisation code C/A, et le P.P.S.
(Precise Positioning Service) réservé à des utilisateurs autorisés
par le ministère de la défense des U.S.A., permettant d'obtenir avec
davantage de précision la position, la vitesse, et la synchronisation
instantanées des satellites. Il est basé sur l'utilisation bifréquence
du code P (issu du code Y décrypté: voir Protection du système,
A.S.).
En
temps réel,
le PPS n'est pas accessible pour les civils et la précision actuelle
(2003) des orbites radiodiffusées par les satellites est de 1 à 2m. De
nombreux tests topographiques récents prouvent que l'utilisation des
orbites radiodiffusées pour le calcul de lignes de bases supérieures
à 100km suffit à l'obtention de la précision centimétrique.
En
temps différé,
il est possible de télécharger sur le site de l'International
GPS Service (IGS) des orbites précises permettant d'affiner
le poitionnement : orbites ''Ultra rapides'' de précision 50cm,
des orbites ''Rapides'' de précision 20cm 24 heures plus tard,
et des orbites ''Précises'' de précision 5cm huit à quinze
jours plus tard. L'utilisation de ces données en différé peut s'avérer
utile en géodésie pour les calculs de très grandes lignes de base et
la recherche d'une précision millimétrique . |
SIGNAUX
ACTUELS
Les
satellites émettent des signaux vers la Terre sur deux bandes de fréquences
L1 et L2. Ces signaux sont modulés par deux types de codes
pseudo aléatoires appelés codes PRN (Pseudo Random
Noise): les codes Coarse/Acquisition C/A sur L1 et
Precision/Secure P/Y sur L1 et L2. Les utilisateurs civils accèdent
aux signaux L1 et L2, mais seulement au code C/A sur L1.
L'intérêt
de la bande L2 est qu'elle permet de de calculer des corrections
ionosphériques utiles aux utilisateurs: en effet la non prise en
compte des effets ionosphériques peut engendrer des erreurs jusqu'à
40m dans le calcul des pseudodistances. L'ionosphère étant un milieu
dispersif en fonction de la fréquence (de type 1/f^2), la combinaison
des fréquences L1 et L2 est un très bon moyen de calculer les effets
de la réfraction du signal causés par la présence d'électrons
libres dans l'ionosphère. Ainsi les militaires ayant accès à deux
codes modulant deux fréquences ont un positionnement absolu de
meilleure qualité.
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Précisions
obtenues avec les codes PRN
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Code
C/A
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Code
P/Y
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Pseudodistances
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0,5
à 2m
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10
à 50 cm
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Positionnement
absolu
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5
à 10m
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2
à 9m
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DGPS
Code
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0,5
à 3m
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0,3
à 2m
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Précision
obtenue avec les phases L1 et L2
Différentiel
bifréquence
|
2mm
à 20cm
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METHODES
DE POSITIONNEMENT GPS CIVILES
En
positionnement absolu, obtenu uniquement à partir du code C/A,
l'application des paramètres de modélisation ionosphérique et
troposphérique contenus dans le message transmis par les satellites
est indispensable pour obtenir une précision de quelques mètres.
En
positionnement différentiel l'utilisation des paramètres de modélisation
ionosphérique radiodiffusés est moins utile:
- DGPS
métrique/submétrique (code ou code/phase): application de
corrections différentielles sur les pseudodistances,
- Différentiel
phase Temps différé ou RTK (Real Time Kinematic) centimétrique
/ millimétrique (phases sur L1 et L2): le traitement des lignes
de base par différences de phases élimine les effets ionosphériques.
En
revanche les erreurs troposphériques variant en fonction des paramètres
température-pression-humidiré, ne disparaissent pas totalement en
positionnement différentiel. L'utilisation de modèles est
indispensable pour affiner les résultats.
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SECTEURS
DE CONTRÔLE
Cinq
stations au sol poursuivent les satellites en enregistrant en
permanence tous les signaux. Le centre de calcul de Colorado Springs
(Master Control Station) actualise les orbites et les almanachs,
synchronise les horloges, calcule les paramètres de modèlisation
ionosphérique, enregistre l'état de santé des satellites. Toutes
ces informations sont régulièrement transmises aux satellites. Des
tests récents (2002) évaluent la précision des orbites
radiodiffusées au niveau 1 à 2m.
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En savoir
plus :
GPS:
SITES OFFICIELS
Organisme
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contenu
|
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Etat de
la constellation, almanachs...
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Anciennement
DMA (Defense Mapping Agency): Fournit les orbites précises,
paramètres d'orientation de la Terre, WGS84...
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Réseau
mondial permanent de 340 stations contribuant à l'ITRF.
Diffuse orbites, paramètres d'horloge, paramètres de
rotation de la Terre, coordonnées des stations...
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