Une boussole guidée du ciel dans votre poche

 

Les applications au quotidien de la navigation par satellite Gravel, PaulineLes récepteurs de radionavigation par satellite ne se retrouvent plus seulement dans les cabines de pilotage des avions ou des voitures de taxi,
ils se glissent même dans la poche des randonneurs. Bientôt, on les insérera dans les téléphones cellulaires, le collier de votre chien ou le bracelet de votre enfant.

La localisation par satellite est rapidement devenue un outil indispensable dans les transports. Un outil qui permet d'optimiser la gestion des flottes de camions, d'autobus et de taxis. Tous les taxis parisiens, par exemple, sont aujourd'hui gérés par le système GPS. "Grâce à la localisation par satellite, les centrales savent en permanence où sont les voitures et peuvent ainsi désigner aisément le véhicule le plus proche du client
demandeur, souligne Bernard Mathieu, délégué au programme de radiocommunications du Centre national d'études spatiales (CNES) à Paris. De plus, si le chauffeur est agressé, il peut appuyer sur un bouton qui
alertera la police. Et les agents pourront alors le retracer sans difficulté."

Outre la localisation, le temps :

Les avions de ligne sont bien sûr équipés d'un récepteur GPS qui a permis de réduire la largeur des couloirs aériens. Un atout important alors que l'espace aérien est de plus en plus encombré. Toutefois, en raison de
l'absence d'informations sur l'intégrité des signaux, le GPS n'est pas employé lors des manoeuvres délicates comme l'atterrissage. Les pilotes font alors appel à deux autres systèmes de guidage : des centrales à inertie ainsi que des balises radioélectriques disposées au sol.
On envisage par ailleurs d'installer à bord des automobiles des dispositifs semblables à des boîtes noires, qui pourraient révéler les circonstances d'un accident. "Grâce aux informations de positionnement de la voiture au mètre près fournies par le système de radionavigation par satellite, on pourrait ainsi reconstituer la trajectoire de la voiture et ainsi savoir qui était en tort, explique M. Mathieu. Mais, pour cela, il faut bien sûr garantir l'intégrité du signal."Un récepteur GPS tiendra bientôt sur une puce électronique. Sous peu, on l'intégrera dans les téléphones portables ce qui facilitera le repérage des personnes lançant des appels d'urgence.

En plus d'offrir un service de navigation, "cette puce GPS ou Galileo vous indiquera la pharmacie la plus
proche, les restaurants du quartier, les horaires de bus de la région, autant d'informations pour lesquelles on doit savoir où vous êtes", précise l'ingénieur du CNES. On développe même des dispositifs pour les aveugles. Un non-voyant qui se balade dans la ville saura au coin de quelles rues il se trouve et les boutiques qui se situent à proximité.
Dans la foulée, pourquoi ne pas équiper le bracelet d'un enfant d'un de ces minuscules récepteurs? Ou même
le collier de votre chien ou de votre chat? D'autant que maints adeptes de la randonnée et de la navigation de plaisance incluent désormais un récepteur GPS dans leur équipement. En l'occurrence, le positionnement par
satellite représente une aide précieuse à la recherche et au sauvetage des
rescapés de naufrages depuis déjà quelque temps.

Mais la localisation n'est pas le seul enjeu du GPS et de Galileo. La diffusion d'un temps précis est tout aussi stratégique. Elle constitue une donnée extrêmement précieuse sur le plancher de la Bourse, par exemple.En l'espace d'une seconde, des millions de dollars peuvent en effet échapper à un cambiste.
Par ailleurs, la précision de la référence de temps fournie par les satellites GPS sert depuis peu dans les télécommunications à la synchronisation des réseaux téléphoniques. "Un jour ou l'autre, on synchronisera Internet. Ce qui permettra d'accroître les débits", affirme Bernard Mathieu, avant de souligner qu'on fait également appel aux horloges du GPS pour synchroniser de multiples opérations d'aiguillage au sein du
réseau de distribution d'électricité.Le GPS modernisé et Galileo réunis offriront à terme des performances
nettement améliorées par rapport à ce qui se fait aujourd'hui en matière de radionavigation par satellite, conclut le spécialiste. Le positionnement atteindra une précision se rapprochant du mètre pour les civils.Les horloges tinteront au rythme de quelques nanosecondes (10-9 seconde).
Les signaux émis par Galileo devraient mieux résister aux brouillages volontaires ou involontaires.
La disponibilité du système et de ce fait sa fiabilité devraient également autoriser son utilisation pour les
atterrissages de précision des avions.

LE FONCTIONNEMENT

Comment un système de radionavigation par satellite, tel que le GPS ou Galileo, permet-il d'obtenir la position exacte d'un individu muni d'un récepteur, qu'il soit immobile ou en déplacement à la surface de la Terre?
Le récepteur capte les signaux radioélectriques émis p ar les satellites du système gravitant au-dessus de lui. En fait, le récepteur mesure le temps mis par le signal pour parcourir la distance qui le sépare du satellite,
compte tenu que le signal contient l'heure précise à laquelle il quitte le satellite. Chaque satellite étant équipé d'horloges atomiques marquant le temps avec une très grande précision.Sachant que les ondes radioélectriques voyagent à la vitesse de la lumière, on peut ainsi déduire la distance séparant le récepteur de chacun des satellites visibles.De plus, comme l'emplacement des satellites est connu en tout temps - leur
trajectoire et leur vitesse étant fixées -, le récepteur peut ainsi calculer sa propre position. En principe, trois satellites suffisent pour déterminer sa situation n'importe où sur la planète. Mais, comme le cadran inclus dans
le récepteur n'est habituellement pas calé avec les horloges atomiques à bord des satellites, on a recours au signal d'un quatrième satellite afin de corriger le décalage de temps entre les horloges des satellites et celle du
récepteur.L'infrastructure de Galileo sera constituée d'une constellation de trente satellites qui graviteront à 23 000 km d'altitude dans trois plans différents. Chaque satellite comptera quatre horloges atomiques parmi son
équipement de bord.Les signaux qu'émetteront les satellites se situeront dans la même bande de fréquences que ceux du GPS afin de rendre possible l'interopérabilité entre les deux systèmes. Un utilisateur pourra ainsi exploiter à la fois les signaux GPS et Galileo à l'aide du même récepteur. Même s'ils seront compatibles, les signaux générés par les deux constellations ne se gêneront pas car leur structure sera totalement différente, prévient Bernard Mathieu, du CNES. Les pannes communes seront ainsi impossibles.

L'AVANTAGE DE GALILEO SUR LE GPS

Le GPS, dans sa version actuelle, présente une grande lacune. Il ne diffuse pas d'informations sur l'intégrité des signaux émis. "Vous recevez votre signal mais vous ne savez pas s'il est bon ou s'il est erroné", explique
Bernard Mathieu, du CNES à Paris. Avant que les Américains ne réalisent que l'un de leurs satellites est tombé en panne, il peut se passer des heures. L'été dernier, ils ont mis six heures avant d'annoncer la défectuosité d'un satellite. Or, quand la sécurité des gens est en jeu comme dans les transports, il faut être informé dans la seconde."
Selon la configuration du système Galileo, un message d'intégrité accompagnera chaque signal émis en direction des récepteurs et préviendra du même coup les usagers de sa validité. Si un signal est faussé en raison d'un dysfonctionnement du satellite qui le diffuse, il sera recommandé à l'utilisateur de ne pas tenir compte de ce satellite dans le calcul de sa position.
Comment Galileo validera-t-il les signaux lancés par sa constellation de satellites? Par un réseau de stations de surveillance disposées au sol qui sera complètement indépendant du système élaborant les signaux de
positionnement et de datation. Chaque station calcule sa position à partir des signaux qu'elle reçoit des satellites du système, explique M. Mathieu.
Or, comme toutes les stations connaissent leur localisation avec une précision centimétrique, elles peuvent ainsi évaluer si la mesure effectuée à partir de l'exploitation des signaux est correcte. Une mesure fausse
révèle ainsi que le signal d'un satellite est anormal.Les stations transmettent ces informations à un centre de calcul qui les comptabilise et les renvoie aux satellites. Ceux-ci les diffusent finalement aux utilisateurs en association avec le signal de positionnement et de temps.
Les Américains, les Européens et les Japonais apportent actuellement des améliorations au GPS. Par l'installation d'un réseau de balises au sol comparable à celui prévu pour Galileo, ils espèrent ainsi valider les
signaux provenant des satellites du GPS. Il est prévu que les données sur l'intégrité des signaux soient ensuite rassemblées en un lieu avant d'être acheminées vers un satellite géostationnaire qui distribuera aux
utilisateurs un signal de type GPS contenant les informations sur l'état de marche des satellites.

 

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