Guide pratique du GPS Paul Correia Quatrième édition Groupe Eyrolles 1999, 2001, 2002, 2004, ISBN 2-212-11497-4
Table des matières AVANT-PROPOS...XIII Avertissement... XIV REMERCIEMENTS...XV INTRODUCTION... 1 Plan de l ouvrage... 3 Questions/réponses... 4 Quelle est la véritable précision du GPS?... 4 Le GPS est-il réellement disponible partout et tout le temps?... 5 Est-il toujours fiable et dans quelles conditions?... 5 Existe-t-il des moyens pour augmenter sa précision?... 5 Quels sont les pièges à éviter lors de son utilisation?... 5 Comment utiliser le GPS avec la plupart des cartes maritimes ou terrestres?... 6 Comment établir une route à l aide du GPS?... 6 Comment connecter un récepteur GPS à un ordinateur?... 6 La précision offerte aujourd hui par WAAS/Egnos est-elle vraiment utile pour une utilisation courante?... 6
VI Le guide pratique du GPS LE SYSTÈME GPS... 9 Historique... 9 Composition du système GPS... 12 Segment spatial... 13 Couverture terrestre des satellites... 15 Segment de contrôle... 16 Segment utilisateur... 18 Services fournis... 18 Le PPS... 18 Le SPS... 19 Contrôle et politique du GPS... 19 Coût et financement... 21 FONCTIONNEMENT... 23 Mesure de la distance d un satellite... 24 Synchronisation de l horloge du récepteur... 25 Positionnement en deux dimensions (2D)... 27 Positionnement en trois dimensions (3D)... 27 PRÉCISION... 31 Précision fournie... 31 Précision horizontale... 32 Précision verticale (ou altitude)... 32 Précision de la vitesse... 33 Précision de l heure... 34 Reproductibilité... 34 Précision relative... 35 Sources d erreurs... 35 Erreurs d origine naturelle... 36 Erreurs d origine technique... 36 Validité sélective (SA)... 37 Diminution de la précision... 37 Autres sources d erreurs... 41 Mauvais fonctionnement d un satellite... 41 Arrêt d un satellite... 41 Dégradation volontaire par l armée... 42 Erreurs dues à l utilisateur... 42 Panne du récepteur... 42
Table des matières VII Précision indiquée par un récepteur... 42 Amélioration de la précision... 43 Précision requise... 43 Marine... 43 Aviation... 43 Terrestre... 44 Scientifique et industrielle... 44 RÉCEPTEUR GPS... 45 Position... 45 Précision de la position... 45 Format d affichage... 46 Systèmes géodésiques... 46 Écart de route (XTE)... 46 Indicateur de déviation (CDI)... 47 Moyenne de la position... 47 Temps pour la première position (TTFF)... 47 Mise à jour de la position... 48 Altitude... 48 Modes 2D et 3D... 48 Limitation de l altitude... 49 Direction... 49 Direction suivie (TRK, COG ou HDG)... 49 Correction magnétique... 50 Direction du prochain waypoint (BRG ou CAP)... 50 Direction entre deux waypoints (DTK)... 50 Erreur de cap (TAE, STR ou TRN)... 50 Compas et indications graphiques... 51 Route loxodromique ou orthodromique... 51 Distance... 51 Distance au prochain waypoint (DST, DIS ou DTG)... 51 Distance totale... 51 Unités de mesure... 52 Odomètre... 52 Vitesse... 52 Vitesse de fond ou vitesse sol (SPD, VIT ou SOG)... 52 Vitesse d approche du waypoint (VMG)... 53 Limitation de vitesse... 53 Heure et date... 54 Temps GPS... 54
VIII Le guide pratique du GPS Temps UTC... 54 Heure locale... 55 Heure affichée... 56 Date... 56 Temps pour arriver au prochain waypoint (ETE ou TTG)... 56 Heure d arrivée (ETA)... 56 Messages et alarmes... 57 Alarme d approche... 57 Dépassement de waypoint... 57 Alarme d erreur de route... 58 Zone de garde ou alarme de proximité... 58 Alarme de mouillage... 58 Alarme HDOP... 58 Homme à la mer (MOB)... 58 Waypoints... 59 Markpoint (MPT)... 59 Nombre de waypoints... 60 Noms, commentaires et symboles... 60 Liste des waypoints les plus proches... 60 Routes... 60 Waypoints préprogrammés... 60 Base de données pour l aviation ou la marine... 61 Affichage graphique... 61 Écran couleur... 61 Cartographie intégrée... 62 Récepteur différentiel intégré... 63 Compatible WAAS/Egnos... 63 Récepteur AGPS... 64 Autres systèmes différentiels... 64 Coucher et lever des astres... 64 Informations sur les courants... 65 Mode économiseur de piles... 65 Mode simulateur... 65 Informations générales... 66 Récepteur séquentiel ou parallèle... 66 Nombre de canaux... 67 Récepteur portable ou fixe... 67 Récepteur pour ordinateur portable et PDA... 68 Récepteur GPS de type souris... 68 Récepteur GPS Bluetooth... 68 Antenne... 69 Interface... 69
Table des matières IX Mise à jour du système... 69 Accessoires... 70 Alimentation électrique... 70 Autres caractéristiques... 71 Les récepteurs PPS... 72 Choisir un récepteur GPS... 72 GPS DIFFÉRENTIEL... 73 GPS à différence de code... 74 GPS à différence de phase... 76 Émetteurs GPS différentiel... 77 Émetteurs DGPS locaux (LDGPS)... 78 Émetteurs DGPS à large couverture (WDGPS)... 78 Post-traitement... 78 Intégrité apportée par le DGPS... 79 Systèmes DGPS disponibles en Europe... 80 Réseau maritime des phares et balises... 80 Egnos... 83 AGPS... 85 Eurofix... 87 DCI... 87 OmniSTAR... 88 SeaSTAR... 88 Veripos... 88 CARTOGRAPHIE... 89 Systèmes géodésiques... 90 Modèles géométriques terrestres... 90 Ellipsoïde de référence terrestre... 91 Modélisation de la surface terrestre (géoïde)... 92 Les différents systèmes géodésiques... 93 Conversions de systèmes géodésiques... 95 Coordonnées... 96 Latitude et longitude... 96 Le système UTM... 98 Les cartes IGN... 102 Utilisation des cartes IGN avec le système UTM... 103 Utilisation des anciennes cartes IGN TOP 25... 105 Utilisation des cartes IGN avec d autres systèmes... 106
X Le guide pratique du GPS Les cartes marines du SHOM... 108 Utilisation des cartes du SHOM avec les coordonnées en degrés... 109 Utilisation d une règle GPS... 110 Utilisation des cartes Navicarte... 113 Utilisation de cartes étrangères... 114 NAVIGATION... 115 Waypoints... 116 Utilisation de waypoints de provenance extérieure... 117 Établir une route... 118 Route orthodromique... 119 Suivre une route... 119 Utilisation en mer... 120 Cap magnétique... 124 Contrôler sa position... 125 Navigation en présence de courants... 125 Utilisation à terre... 128 Système de navigation pour véhicule automobile... 131 LIAISONS INFORMATIQUES... 133 Connexion à un ordinateur... 134 HyperTerminal... 135 Affichage des informations NMEA... 137 Logiciel de cartographie... 138 Protocole propriétaire... 140 Connexion à un pilote automatique... 141 Connexion à d autres instruments NMEA... 142 Le standard NMEA 0183... 142 Le protocole RTCM 104... 143 RÉCEPTION, ANTENNE ET SIGNAUX... 145 Réception... 145 Puissance de réception... 146 Réception sous les arbres... 147 Brouillage et interférences... 147 Antenne active... 147 Choix de l antenne... 148 Position de l antenne... 148
Table des matières XI Liaison... 149 Caractéristiques électriques des signaux... 149 Acquisition des signaux... 150 Informations émises par les satellites... 152 Mot de télémétrie (TLM)... 153 Mot de livraison (HOW)... 153 Horloge et état de fonctionnement du satellite - Sous-trame 1... 154 Éphémérides du satellite - Sous-trame 2 et 3... 155 Almanach et informations - Sous-trame 4 et 5... 155 Disponibilité sélective (SA)... 156 INTÉGRITÉ ET AVENIR DU GPS... 157 Informations aux utilisateurs... 158 L avenir du GPS... 161 Le système russe Glonass... 162 Le système Egnos... 162 Le système européen Galileo... 163 Modernisation du GPS : GPS IIR-M, GPS IIF et GPS III... 164 ANNEXE... 167 Table de translation des datums... 167 GLOSSAIRE... 179 BIBLIOGRAPHIE... 193 Ouvrages sur le GPS... 193 Sites Internet sur le GPS... 193 Sites européens sur Galileo et les systèmes d amélioration du GPS... 195 Ouvrages sur la navigation et la cartographie... 195 Sites sur la navigation et la cartographie... 195 Informatique... 196 INDEX... 197