1-Le GPS :
Le GPS est un système de navigation à base de satellites conçu pour fournir instantanément des informations de position, de vitesse et de temps pratiquement à n’importe quel endroit sur terre et n’importe quelle heure.
2-Historique :
Le premier satellite artificiel à orbiter autour de la Terre, le Spoutnik 1, a été lancé en octobre 1957 par l'Union soviétique. Cet événement marquant a donné le départ à une course effrénée à la conquête de l'espace. En effet, dès le début des années soixante, un système de navigation par satellites (couramment appelé système Transit) était déjà exploité par la Marine américaine.
Quant à lui, le système de positionnement GPS a été conçu par le Département de la Défense des États-Unis au début des années 1970. Les quatre premiers satellites prototypes ont été lancés en 1978. Une constellation de 24 satellites opérationnels a été complétée en 1993.
3-Description des composantes :
Le système GPS comprend trois composantes principales:
1) la composante spatiale constituée de 24 satellites en orbite autour de la Terre,
2) la composante de contrôle formée de stations de poursuite au sol,
3) la composante utilisateur qui comprend les récepteurs.
Les satellites NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranging) sont répartis sur 6 plans orbitaux (4 par plan) dont l'inclinaison est de 55˚par rapport à l'équateur terrestre. Ils orbitent à une altitude d'environ 20 000 km au-dessus de la surface terrestre (soit 3 fois le rayon de la Terre), ce qui leur confèrent une période de révolution d'environ 12 heures. Cette altitude élevée permet à des utilisateurs très éloignés (plusieurs centaines de kilomètres) de capter simultanément les signaux des mêmes satellites. Aux latitudes du Québec, un satellite passe, au maximum, 6 heures au-dessus de l'horizon local, entre son lever et son coucher. Au minimum, 4 satellites (parfois même 12) sont toujours disponibles en tous points du globe, 24 heures par jour, indépendamment des conditions météorologiques.
Les stations de poursuite de la composante de contrôle ont pour principale fonction de calculer la trajectoire des satellites GPS et d'estimer les erreurs de temps des horloges à bord des satellites. Les 5 stations de poursuite d'origine sont situées sur les îles d'Ascension (océan Atlantique), de Diego Garcia (océan Indien), de Kwajalein et d'Hawaii (océan Pacifique) ainsi qu'à Colorado Springs (station maîtresse). Aujourd'hui, une quinzaine de stations de poursuite composent ce réseau. Les stations de poursuite sont équipées, entre autres, de récepteurs GPS stationnés sur des points géodésiques dont les coordonnées sont précisément connues. Les observations recueillies permettent de calculer la position des satellites sous forme d'éphémérides et de calculer des corrections aux horloges à bord des satellites. Cette information est communiquée aux satellites, qui l'emmagasinent en mémoire de leur ordinateur de bord, pour être par la suite rediffusée aux utilisateurs. Cette information est transmise aux utilisateurs, via les signaux émis par les satellites eux-mêmes.
La composante utilisateur comprend les récepteurs utilisés pour se positionner. Ces récepteurs passifs ne font que recevoir les signaux transmis par les satellites GPS. Ils ont pour fonctions de mesurer des distances entre l'antenne-réceptrice et les satellites-émetteurs, de décoder les messages radiodiffusés qui contiennent les corrections d'horloges des satellites et les éphémérides servant aux calculs de la position des satellites au temps d'observations, et de calculer la position de l'utilisateur. Plusieurs types de récepteurs offrent des fonctions de navigation et la possibilité de sauvegarder les coordonnées calculées et les observations. Mentionnons qu'il n'y a pas de frais inhérent à l'utilisation des signaux GPS (exception faite de l'achat ou de la location des récepteurs).
4-Le principe de fonctionnement :
Kezako est une série documentaire qui répond à de nombreuses questions de science. Elle est proposée par Unisciel, un groupement d’intérêt scientifique regroupant une trentaine d’établissements d’enseignement supérieur français. Les animations présentées dans les vidéos permettent une très bonne compréhension. Dans cette vidéo proposée, le fonctionnement du système de localisation par satellite (GPS) est expliqué. On démontre comment la triangulation est utilisée dans un système de géolocalisation. La mesure des distances ainsi que la précision sont également abordées.
Référence :
http://www.gps.gov/systems/gps/french.php
http://ens.math.univ-montp2.fr/PourquoiLesMaths/docs/Math_Catalogue.pdf
http://mrn.gouv.qc.ca/publications/forets/connaissances/systeme-gps.pdf
http://geomatics360.com/wp-content/themes/lifestyle/pdfs/GNSS_Products/GPS500/GPSBasics_en.pdf
Le GPS est un système de navigation à base de satellites conçu pour fournir instantanément des informations de position, de vitesse et de temps pratiquement à n’importe quel endroit sur terre et n’importe quelle heure.
2-Historique :
Le premier satellite artificiel à orbiter autour de la Terre, le Spoutnik 1, a été lancé en octobre 1957 par l'Union soviétique. Cet événement marquant a donné le départ à une course effrénée à la conquête de l'espace. En effet, dès le début des années soixante, un système de navigation par satellites (couramment appelé système Transit) était déjà exploité par la Marine américaine.
Quant à lui, le système de positionnement GPS a été conçu par le Département de la Défense des États-Unis au début des années 1970. Les quatre premiers satellites prototypes ont été lancés en 1978. Une constellation de 24 satellites opérationnels a été complétée en 1993.
3-Description des composantes :
Le système GPS comprend trois composantes principales:
1) la composante spatiale constituée de 24 satellites en orbite autour de la Terre,
2) la composante de contrôle formée de stations de poursuite au sol,
3) la composante utilisateur qui comprend les récepteurs.
Les satellites NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranging) sont répartis sur 6 plans orbitaux (4 par plan) dont l'inclinaison est de 55˚par rapport à l'équateur terrestre. Ils orbitent à une altitude d'environ 20 000 km au-dessus de la surface terrestre (soit 3 fois le rayon de la Terre), ce qui leur confèrent une période de révolution d'environ 12 heures. Cette altitude élevée permet à des utilisateurs très éloignés (plusieurs centaines de kilomètres) de capter simultanément les signaux des mêmes satellites. Aux latitudes du Québec, un satellite passe, au maximum, 6 heures au-dessus de l'horizon local, entre son lever et son coucher. Au minimum, 4 satellites (parfois même 12) sont toujours disponibles en tous points du globe, 24 heures par jour, indépendamment des conditions météorologiques.
Les stations de poursuite de la composante de contrôle ont pour principale fonction de calculer la trajectoire des satellites GPS et d'estimer les erreurs de temps des horloges à bord des satellites. Les 5 stations de poursuite d'origine sont situées sur les îles d'Ascension (océan Atlantique), de Diego Garcia (océan Indien), de Kwajalein et d'Hawaii (océan Pacifique) ainsi qu'à Colorado Springs (station maîtresse). Aujourd'hui, une quinzaine de stations de poursuite composent ce réseau. Les stations de poursuite sont équipées, entre autres, de récepteurs GPS stationnés sur des points géodésiques dont les coordonnées sont précisément connues. Les observations recueillies permettent de calculer la position des satellites sous forme d'éphémérides et de calculer des corrections aux horloges à bord des satellites. Cette information est communiquée aux satellites, qui l'emmagasinent en mémoire de leur ordinateur de bord, pour être par la suite rediffusée aux utilisateurs. Cette information est transmise aux utilisateurs, via les signaux émis par les satellites eux-mêmes.
La composante utilisateur comprend les récepteurs utilisés pour se positionner. Ces récepteurs passifs ne font que recevoir les signaux transmis par les satellites GPS. Ils ont pour fonctions de mesurer des distances entre l'antenne-réceptrice et les satellites-émetteurs, de décoder les messages radiodiffusés qui contiennent les corrections d'horloges des satellites et les éphémérides servant aux calculs de la position des satellites au temps d'observations, et de calculer la position de l'utilisateur. Plusieurs types de récepteurs offrent des fonctions de navigation et la possibilité de sauvegarder les coordonnées calculées et les observations. Mentionnons qu'il n'y a pas de frais inhérent à l'utilisation des signaux GPS (exception faite de l'achat ou de la location des récepteurs).
4-Le principe de fonctionnement :
Kezako est une série documentaire qui répond à de nombreuses questions de science. Elle est proposée par Unisciel, un groupement d’intérêt scientifique regroupant une trentaine d’établissements d’enseignement supérieur français. Les animations présentées dans les vidéos permettent une très bonne compréhension. Dans cette vidéo proposée, le fonctionnement du système de localisation par satellite (GPS) est expliqué. On démontre comment la triangulation est utilisée dans un système de géolocalisation. La mesure des distances ainsi que la précision sont également abordées.
Référence :
http://www.gps.gov/systems/gps/french.php
http://ens.math.univ-montp2.fr/PourquoiLesMaths/docs/Math_Catalogue.pdf
http://mrn.gouv.qc.ca/publications/forets/connaissances/systeme-gps.pdf
http://geomatics360.com/wp-content/themes/lifestyle/pdfs/GNSS_Products/GPS500/GPSBasics_en.pdf
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