Techno modernes

Disponible uniquement sur Etudier
  • Pages : 118 (29441 mots )
  • Téléchargement(s) : 0
  • Publié le : 24 avril 2011
Lire le document complet
Aperçu du document

TECHNOLOGIES MODERNES




GLOBAL POSITIONNING SYSTEM (GPS)
Qu’est-ce que le GPS ?

Le GPS est au départ un système militaire de navigation réalisé et contrôlé par les États-Unis depuis 1970. Son appellation initiale est NAVSTAR (Navigation System by Timing and Ranging). Il est géré par le Département des Transports qui en tolère actuellement l’utilisation civile. Le but du GPSest de fournir à un utilisateur terrestre, voiture, avion, bateau, sa position, sa vitesse et sa synchronisation instantanée dans un système de référence mondial en tout lieu et à tout instant. Pour réaliser ce but, il est nécessaire de pouvoir observer en permanence quatre satelFig. 7.1. : La constellation GPS lites GPS simultanément ; pour cela, on dispose d’une constellation de 24 satellitesrépartis sur six plans orbitaux à une altitude d’environ 20 200 km (fig. 7.1.).

TECHNOLOGIES MODERNES





Le segment spatial : les satellites
Les orbites des satellites sont choisies de façon que l’on puisse observer toujours un minimum de quatre satellites avec une élévation d’au moins 15° en tout point de la planète et à tout instant. Les six plans orbitaux sont inclinés à 55°sur l’équateur. Un satellite GPS parcours son orbite en 12 heures à une vitesse d’environ 4 km/s, soit 14 000km/h.

On peut schématiser un satellite GPS (fig. 7.2.) comme étant une horloge de très haute précision 1 tournant autour de la terre à une vitesse et une Fig. 7.2. : Satellite GPS altitude bien définies. Ces horloges émettent et reçoivent en permanence des ondes radioélectriques, dans ledomaine des micro-ondes, qui peuvent être captées par des récepteurs placés à terre. Ces ondes se propagent à la vitesse de la lumière, soit c ≈ 300 000 km/s. Le temps GPS a pour origine le 5 janvier 1980 à 0 h UTC (temps universel de l’U.S. Naval Observatory) ; les journées et les semaines GPS sont comptées depuis cette date. Une des applications du système GPS est l’obtention du temps UTC avecune précision de 100 nanoseconde, soit 10 –7 seconde, et jusqu’à 10–8 seconde sur un jour. La constellation des satellites est complète depuis la fin de l’année 1993. Progressivement, les satellites de première génération (bloc 1) sont remplacés par des satellites de deuxième génération (bloc 2 puis 2R) plus performants et plus légers. Ainsi les horloges atomiques à l’hydrogène des satellites dubloc 2R, livrés à partir de 1996, portent leur précision jusqu’à 10–15 seconde sur un jour. La durée de vie d’un satellite est de 8 à 10 ans, ce qui donne une idée du coût de maintenance d’un tel système : il faut lancer plus de trois satellites par an. Chaque satellite (SV ou Space Vehicle) émet en permanence sur deux fréquences différentes : L1 et L2 (fig. 7.3.). Le signal de base est uneoscillation sinusoïdale appelée porteuse. Les fréquences utilisées sont f1 = 1 575,42 MHz et f2 =1 227,60 MHz, soit des longueurs d’ondes L1 = 19 cm et L2 = 24 cm. Ces ondes porteuses sont modulées (voir chap. 4, § 6.13) par des codes qui sont des séquences binaires répétitives (fig. 7.3.) :
q q

code C/A, Coarse Acquisition ou bien acquisition grossière, pour la fréquence L1 ; code P, Precise ouacquisition précise, pour les fréquences L1 et L2.
Chaque satellite du bloc 2 (deuxième génération) emporte quatre horloges atomiques précises à 10–13 seconde, jusqu'à 10–14 sur un jour.

1



TECHNOLOGIES MODERNES

Fig. 7.3. : Différents messages émis par le satellite

Des données de navigation sont aussi émises par chaque satellite, paramètres de son orbite indispensables pour lescalculs de positionnement. Depuis les satellites du bloc 2, les militaires américains utilisent deux cryptages pour dégrader la précision du système :
q

la dégradation S/A (Sélective Availability ou disponibilité sélective) provoquant des erreurs d’horloge et des dégradations des éléments du message radiodiffusé (éphémérides des satellites, paramètres d’horloges). Elle devrait s’arrêter vers...
tracking img