GPS (Global positionning system) signifie «système de positionnement sur le globe (terrestre)» INITIATION GPS
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- Ernest Beaudet
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1 GPS (Global positionning system) signifie «système de positionnement sur le globe (terrestre)» INITIATION GPS
2 Table des matières Comment ça marche? Comment choisir son GPS de randonnée? Préparer sa randonnée. Utiliser le GPS en randonnée.
3 Table des matières Comment ça marche? Triangulation Synchronisation Comment choisir son GPS de randonnée? Préparer sa randonnée. Utiliser le GPS en randonnée.
4 Comment ça marche? le grand public ne connait souvent du «Système», que le récepteur... appelé GPS. -24 satellites sont en orbite à km et émettent 1000 fois par seconde, des «messages». - Les récepteurs GPS au sol captent les signaux des satellites en vue. Un récepteur recevant simultanément les signaux de 3 satellites, peut déduire sa position (latitude et longitude), et avec 4 satellites, son altitude. - Pour améliorer la précision de positionnement, des stations au sol, corrigent les dérives des satellites. Pour en savoir plus
5 Principe triangulation (1) D après Avec UN satellite Le satellite se trouve à une altitude de (cas du GPS) la durée de propagation de l'onde, pour cette distance, est de Si la mesure de la durée donne Le récepteur se trouve à une distance du satellite de Distance km km Temps 67, 33 ms 68, 33 ms Bilan le récepteur se trouve sur une sphère de rayon km centrée sur le satellite 1
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7 Principe triangulation (2) Avec DEUX satellites Un deuxième satellite donne Le récepteur se trouve à Distance km Temps 67, 50 ms Bilan le récepteur se trouve sur une sphère de rayon km centrée sur le satellite 1 le récepteur se trouve sur une sphère de rayon km centrée sur le satellite 2 Le récepteur se trouve sur l'intersection de ces deux sphères: un cercle
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9 Principe triangulation (3) Avec TROIS satellites Un troisième satellite donne Le récepteur se trouve à Distance km Temps 67, 66 ms Bilan le récepteur se trouve sur une sphère de rayon km centrée sur le satellite 1 le récepteur se trouve sur une sphère de rayon km centrée sur le satellite 2 le récepteur se trouve sur la sphère de rayon km centrée sur le satellite 3 Le récepteur se trouve sur l'intersection d'un cercle et d'une sphère : = deux points dans l espace, dont un seul est possible dans le demi-espace en vue.
10 Seul ce point est en vue Des 3 satellites, c est donc le seul possible
11 SYNCHRONISATION Le problème Nous avons supposé que la mesure du temps était parfaite, que chacun, (satellites et récepteur), connaissait l heure exacte. Cependant, de la précision des horloges dépend la précision des mesures de position. Les satellites connaissent l heure exacte grâce à des horloges atomiques. Le récepteur GPS, lui, n en a pas ; il ne connaît initialement que l heure que son utilisateur a bien voulu lui donner, puis, lorsqu il a reçu le signal d un satellite, l heure envoyée dans le «message» mais avec le retard du temps de propagation. Qu on cherche justement à calculer! Distance 1 ms 1 µs 1 ns Durée 300 km 300 m 30 cm
12 SYNCHRONISATION La solution simplifiée Supposons que chaque satellite et le récepteur génèrent, à chaque seconde, une chanson. Le récepteur est alors capable de comparer la chanson qu il a générée et celle qu il reçoit du satellite. Celle qui provient du satellite est en retard d une durée égale au temps de propagation! En fait la «chanson» est un signal pseudo aléatoire pour lequel le récepteur GPS sait calculer facilement le décalage.
13 Comment ça marche? - Conclusion Finalement, la seule chose à retenir est qu un récepteur GPS ayant capté les signaux de 4 satellites, après synchronisation, connaît Sa latitude à environ 30m près ou mieux Sa longitude à environ 30m près ou mieux Son altitude à environ 50m près ou mieux L heure exacte calée sur une horloge atomique
14 Table des matières Comment ça marche? Comment choisir son GPS de randonnée? Préparer sa randonnée. Utiliser le GPS en randonnée.
15 Comment choisir son GPS de Lisibilité randonnée? Fiabilité / ergonomie Autonomie Avec/Sans cartographie - Coût des cartes Fonctions annexes Voir aussi ce comparatif très documenté
16 Lisibilité Plein soleil Le plus performant et sophistiqué des GPS ne sert à rien si son écran est illisible! Les écrans transflectifs des GPS Garmin sont parfaitement lisibles en plein soleil. Les écrans tactiles rétroéclairés sont beaucoup moins lumineux, et le rétroéclairage maximum est gourmand en énergie (voir autonomie). Dimension d écran de 2 (5 cm) à 4 (10 cm) Il faut faire le compromis entre un affichage le plus grand possible et l autonomie souhaitée. Résolution 320 x 240 pixels donnent généralement une indication suffisante même pour la carte et les résolutions 640x480 bien que plus agréables sont gourmandes en énergie.
17 Fiabilité / ergonomie Les GPS de type Garmin Ils sont étanches norme IP7 Les boutons sont petits mais rarement inutilisables. Certains produits sont maintenant tactiles GPS sur pocketpc(pda) ou type Iphone Protéger l écran tactile de la pluie Il faut avoir des sauvegardes système, logiciel, cartographie sur une carte SD qu on fait suivre. La manipulation d un écran tactile avec des gants est quelquefois problématique Quel que soit le GPS Il faut avoir une carte et une boussole
18 Autonomie Attention au froid! L autonomie nominale est très réduite en hiver GPS type Garmin, Magellan, CompeGPS C est le confort : 12 à 24H. GPS de type PocketPC Il faut économiser la batterie : rétroéclairage uniquement pendant la consultation permet d atteindre jusqu à 10H Batterie de secours Chargeur à partir d accus AA sur le mini USB Chargeur solaire : cher pour obtenir un courant de charge voisin de 100mA
19 Avec/Sans cartographie en 2010 Avec cartographie IGN 1/25000 La cartographie IGN 1/25000 est très riche en informations, mais nécessite beaucoup de mémoire (3x3km 2Mo, donc pour toute la France 1000x1000km 200 Go). Sans cartographie IGN. Garmin vend une cartographie compatible avec ses appareils, basée sur les données IGN, mais vectorisée pour réduire la mémoire nécessaire, et (très) SIMPLIFIEE «GPStopo». cartographie topographique gratuite pour les GPS Garmin Choisir avec ou sans Ce choix avait hier (2010), des corollaires inévitables Les PDA avec carto IGN ===> peu lumineux, fragiles, plus complexes, aléas informatiques. Les GPS sans carto IGN ===> Lumineux, robustes, faciles d emploi. Nota Bene Un tracé de randonnée bien préparé sur un GPS est très utile même sans fond de carte. Il ajoute un complément confortable à la carte papier
20 Avec/Sans IGN 1/25000 en 2011 Choisir avec ou sans, en 2011, ce n est plus «poire ou fromage» Les fabricants de GPS traditionnels (Garmin, CompeGPS) ouvrent leurs appareils à des fonds de cartes extérieurs!. Dont IGN 1/ mais attention au coût de ces fonds de carte issus de l IGN 1/25 000! 10 x 10 km pour 1 ==> France entière à participant signale qu en 2011 IGN propose toute la France pour 800. Les nouveaux GPS Garmin : (Dakota, Oregon, 62, Montana) Autorisent l import de cartes IGN 1/25000, qu on peut obtenir gratuitement, mais en quantité limitée : 100 Mo (environ 25 x 25 km) Cette manipulation est devenue accessible aux «non spécialistes» de l informatique, grâce à des logiciels gratuits sur internet.
21 Cartographies comparées Cartographie GPSTOPO, sur un GPS Garmin Cartographie IGN 1/25000 de Memorymap sur un Ipaq RX5935. Dalle complète Zoom maximal
22 Fonctions annexes Boussole électronique (compas) Permet de disposer d une boussole lorsqu on est à l arrêt! Les GPS peuvent toujours afficher une direction, lorsqu on se déplace et la repérer par rapport au Nord. Altimètre Il s agit d un altimètre barométrique qu on doit ré-étalonner à partir des données GPS ou manuellement au départ de la rando ; c est lui qui est utilisé pour enregistrer les données d altitude. GPS «voiture» Permet un guidage vocal sur des routes/rues enregistrées dans une mémoire spécifique au fournisseur de logiciel. Les indications peuvent devenir farfelues si vous êtes hors des routes en mémoire. Téléphone portable C est une tendance des constructeurs de regrouper cette fonction avec les PDA. Attention à l autonomie nécessaire pour un GPS de randonnée.
23 Table des matières Comment ça marche? Comment choisir son GPS de randonnée? Préparer sa randonnée. Créer une «route» Transférer un fond de carte Utiliser le GPS en randonnée.
24 Préparer sa randonnée Créer une «route» Définitions : waypoints, route, trace Dessiner sa route À la main Avec un PC et des logiciels Logiciels gratuits Logiciels payants Transférer un fond de carte
25 Créer une route Définitions des mots anglais Waypoints : c est un point de latitude et longitude données. Route : c est une succession chronologique de «waypoints» Trace : c est la ligne enregistrée lors du déplacement avec un GPS Lorsqu on prépare une randonnée à partir d une carte, on définit un point de départ, des points de passage, et un point d arrivée. Dans le langage GPS ces points s appellent des «waypoints» On se limite généralement à un nombre de «waypoints» de 50, car certains GPS limitent l étendue de la route à ce nombre de points. Pour être bien guidé sur le terrain, on fera attention à placer les «waypoints» aux endroits des bifurcations possibles. Créer la route, c est donc repérer les latitudes et longitudes des waypoints successifs, puis les enregistrer sur le GPS.
26 Créer une route à la main Les outils Une carte IGN avec les coordonnées UTM WGS64 Un crayon fluo Un GPS Beaucoup de patience et de contrôles Recette Tracer au crayon fluo le trajet prévu sur la carte papier. Repérer les points de bifurcation Calculer les latitudes et longitudes de ces points Enregistrer ces données sur le GPS point à point En déplaçant le curseur sur l écran du GPS puis validation. En tapant chiffre à chiffre les latitudes et longitudes.
27 Créer une route avec un PC Les outils Un ordinateur (XP, Vista, seven ou même Apple OsX). Un logiciel payant affichant des cartes IGN Ou bien un logiciel gratuit sur internet depuis votre navigateur. Un GPS. Recette Se placer sur la cartographie avec le logiciel choisi. Cliquer sur les points de bifurcation successifs. Enregistrer la route créée sur le disque dur «ma_rando.gpx» Brancher le GPS (USB) et transférer ce fichier.
28 Logiciels payants GPSTopo Edité par Garmin, il comprend des fonds de cartes routiers et topographiques IGN simplifiés. Permet de dessiner sa route sur un PC puis de la transférer. directement vers un GPS Garmin, ou d enregistrer un fichier.gpx. Cartoexploreur Edité par l IGN, comprend les fonds de cartes 1/ Permet de dessiner sa route sur PC puis de la transférer directement vers un GPS Garmin, ou d enregistrer un fichier.gpx. Pocketexploreur, la version pour PDA, permet de tracer sa route directement sur la carte du GPS. Memorymap Mêmes fonctionnalités que Cartoexploreur. La version «Pocket» a aussi les mêmes fonctionnalités.
29 Logiciels gratuits GPSGo C est une petite application (51ko)fonctionnant complètement depuis le pocketpc sous WM6, SANS PC, mais fournissant l essentiel des fonctionnalités pour préparer une route, et la suivre lorsqu on est sur le terrain. Géoportail et ses dérivés Edit Gpx, Clic0, openrunner Ce sont des applications «en ligne» qui permettent de dessiner la route projetée sur un fond de carte IGN, puis d enregistrer le fichier au format GPX sur votre PC, voire sur votre GPS. Autres logiciels voir
30 Transférer la route sur le GPS Connecter le GPS Transférer la route dessinée Depuis le logiciel (icône spécifique) Par copie du fichier.gpx sur la mémoire du GPS. (nouveaux GPS Garmin seulement) En utilisant «easygps» sous windows En utilisant LoadmyTracks sous MacOsX Le fichier «route» n occupe que quelques kilo octets
31 Préparer sa randonnée Créer une «route» Transférer un fond de carte Directement depuis un logiciel payant. Gratuitement en plusieurs étapes. Téléchargement d une carte IGN Géocodage de la carte. Copie sur le GPS
32 Transférer le fond de carte Certains GPS acceptent des cartes externes, d autres n acceptent que leurs cartes propriétaires. Un fond de carte pour GPS est une image particulière dont les coordonnées doivent être graduées en latitude et longitude pour que le GPS sache superposer la «route». Cette opération s appelle le Géocodage. Pour transférer une carte IGN 1/ (1pel = 2 ou 4 m), il faut Que le GPS acceptent les cartes non propriétaires Que la carte ait été géocodée. Qu elle soit au format accepté par le GPS Cette dernière condition peut nécessiter des connaissances en informatique et beaucoup de patience. (Recherche sur les forums, convertisseurs de formats )
33 Transférer le fond de carte IGN Depuis internet vers un Garmin récent (Dakota, Oregon, 62, Montana) Copie d écran de la carte IGN en format jpg. (1pel = 2 ou 4 m) Collage dans google earth. Voir le tutoriel Export au format.kmz vers le dossier Garmin/CustomMaps. Découpage de la carte.kmz en «tuiles» juxtaposées (avec le logiciel G-raster à 5 ) NOTA : limitation par Garmin à 100 Mo soit environ 25 x 25 km de carte IGN 1/25000 )
34 Transférer le fond de carte IGN Vers PDA PDA (Galaxy, Iphone ) Garmin Garmin De Windows mobile 5 ou 6 Androïd ou Apple Etrex, , Colorado, Montana Cartoexploreur OUI? NON NON Carte payante Carte payante Export par dalles de 10x10 km MemoryMap OUI OUI NON NON Version Standard Carte payante export de toute la carte ou d une zone choisie Carte payante export de toute la carte ou d une zone choisie MemoryMap OUI OUI NON NON Version Premium Gratuite à geocoder Gratuite à geocoder Mapsource Basecamp NON NON Oui Cartes payantes simplifiées OUI Limité à 100Mo De cartes personnalisées Copie d écran? OUI NON OUI + Google earth Voir le tutoriel Format Orux Limité à 100Mo De cartes personnalisées
35 Géocodage d une image Votre PC affiche une zone de carte IGN à l écran. Vous pouvez faire une copie d écran et enregistrer ce fichier. (format.jpg) Ceci n est qu une «photo», sans utilité pour un GPS! Pour effectuer la correspondance entre les longitude, latitude et les points de l image, vous devez indiquer cette correspondance en 3 points de l image au minimum. Ceci peut se faire avec * un logiciel payant memory-map version Premium. * un logiciel gratuit «Google Earth» Le résultat est un fichier image géocodé au format.kmz, qu on peut enregistrer sur un GPS garmin récent dans Garmin/CustomMaps
36 Passage sur le terrain La route a été définie et transférée sur le GPS. Le fond de carte a éventuellement été transféré sur le GPS. La batterie du GPS est chargée ainsi que la batterie de secours. La vérification de la lisibilité des deux sur le GPS est faite. Il ne peut rien arriver de fâcheux, lors de ma randonnée demain.. mais
37 Table des matières Comment ça marche? Comment choisir son GPS de randonnée? Préparer sa randonnée. Utiliser le GPS en randonnée.
38 Utiliser le GPS en randonnée Savoir se passer du GPS La fiabilité du système carte papier boussole, est imbattable. Assurer son fonctionnement L électronique et surtout l informatique ont parfois des défaillances (grand froid, pluie ) : il faut être capable de réinitialiser son GPS (système, application, données) à partir d une carte mémoire de secours, et/ou d une batterie de secours. Enregistrer sa randonnée Si l on souhaite revoir à la maison, quel a été le trajet suivi, sa longueur, le dénivelé cumulé, les temps de passage toutes ces données pourront être exploitées après transfert du Tracé sur le PC de bureau.
39 Que voit on sur l écran du GPS? Navigation «au cap» Navigation «à la carte» Sans fond de carte Avec fond de carte
40 Que voit on sur l écran du GPS? Cas d une «route» = succession de Waypoints Navigation «au cap» Navigation «à la carte» Position actuelle Sans fond de carte Avec fond de carte Waypoint le plus proche
41 Que voit on sur l écran du GPS? Cas d un PDA avec logiciel memorymap Navigation combinée Navigation «à la carte»
42 Que voit on sur l écran du GPS? Cas d un PDA avec logiciel memorymap Navigation «à la carte»
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