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Qu'est-ce qu'un système de navigation par satellite ? Combien y en a-t-il dans le monde ?
Les systèmes de navigation comme le GPS sont devenus une partie indispensable de notre vie quotidienne. Ils nous aident à conduire sur des routes inconnues, à trouver le Starbucks le plus proche, et nous permettent même de jouer à des jeux amusants sur notre smartphone. Examinons ce qu'est un système de navigation par satellite, comment il fonctionne et quelles sont ses applications.
I. Qu'est-ce qu'un système de navigation par satellite ?
Le Global Positioning System (GPS) est l'un des systèmes de navigation les plus populaires et disponibles dans le monde, composé d'une constellation de satellites en orbite autour de la Terre. Initialement conçu pour des applications militaires, les systèmes de navigation par satellite ont depuis gagné une popularité généralisée dans le secteur civil, en particulier pour la navigation routière. Depuis quarante ans, de nombreuses fonctions dans l'aviation, la logistique et le transport maritime ont été impossibles sans un système de navigation sophistiqué comme le GPS.
La précision des systèmes de navigation par satellite s'est considérablement améliorée. Les premiers appareils étaient précis à environ 100 mètres, tandis que les appareils actuels peuvent atteindre une précision à moins de 1 mètre. La Russie, l'Union européenne, la Chine et l'Inde ont tous développé leurs propres systèmes de navigation par satellite dans le but de maîtriser cette technologie et d'atteindre l'autosuffisance en matière de navigation par satellite. Cependant, le GPS reste l'un des systèmes de navigation les plus utilisés aujourd'hui, utilisé par des milliards d'appareils. Les appareils compatibles GPS ne reçoivent que des signaux des satellites et n'envoient aucune information aux satellites de navigation.
II. Comment fonctionnent les systèmes de navigation par satellite ?
Les systèmes de navigation par satellite comme le GPS sont composés d'un groupe de satellites en orbite autour de la Terre à une altitude de 20 000 kilomètres. Chaque satellite transporte une horloge atomique de haute précision et diffuse son horodatage et ses informations de position vers la Terre. À tout moment, les positions de ces satellites en orbite sont soigneusement planifiées afin que les appareils sur Terre puissent recevoir des signaux de trois à quatre satellites.
Lorsque l'équipement reçoit des signaux de différents satellites, chaque signal présente une légère différence de temps. Ces appareils reçoivent fréquemment des signaux de trois satellites ou plus, et en comparant les distances, ils calculent avec précision leur emplacement spécifique ou leurs coordonnées.
III. Triangulation
Les satellites GPS diffusent en continu leur position précise et l'heure de leur horloge via des signaux radiofréquences qui voyagent à la vitesse de la lumière. La triangulation nécessite au moins trois signaux provenant de différents satellites, et la position du récepteur peut être calculée à partir de l'intersection des trois boucles de signal, comme le montre le schéma ci-dessous. Le récepteur utilise la position et l'heure de l'horloge reçues du satellite pour déterminer la position précise en comparant les temps de retard des trois signaux.
IV. Quels sont les systèmes de navigation par satellite les plus répandus ?
Les États-Unis, la Russie, l'Union européenne, la Chine, l'Inde et le Japon ont tous développé différents systèmes de navigation par satellite. Ces systèmes fonctionnent selon le même principe, ne différant que par les bandes de fréquences utilisées pour diffuser les informations d'horloge et de localisation.
1. GPS
Lancé par l'armée américaine en 1978 et maintenant exploité par l'US Air Force, il a été initialement conçu comme un outil militaire pour les opérations basées sur la localisation, mais il est depuis largement utilisé dans de nombreuses applications.
pays :
USA
Date de sortie :
1978
Nombre de satellites :
31
fréquence :
1575,42 MHz et 1227,60 MHz
Méthode de modulation
Modulation par décalage de phase binaire (BPSK)
Altitude orbitale du satellite :
20 180 kilomètres
Zone de couverture :
Disponible dans le monde entier
2. GLONASS
GLONASS est le système de navigation par satellite de la Russie, lancé par l'Agence spatiale fédérale russe en 1982. Initialement conçu pour desservir la Russie continentale, GLONASS a ensuite élargi sa couverture en ajoutant plus de satellites, fonctionnant à une altitude de 19 100 kilomètres au-dessus de la Terre. Actuellement, 28 satellites sont en orbite, dont 24 fonctionnent normalement.
pays :
Russie
Date de sortie :
1982
Nombre de satellites :
28
fréquence :
1602 MHz et 1246 MHz
Méthode de modulation :
Modulation par décalage de phase binaire (BPSK)
Altitude orbitale du satellite :
19 100 kilomètres
Zone de couverture :
Disponible dans le monde entier
3. Galileo
Galileo est un projet du Système mondial de navigation par satellite (GNSS) européen, initié par l'Union européenne. Le premier satellite a été lancé en 2005, et il y a actuellement 28 satellites actifs en orbite. La constellation complète se compose de 30 satellites (24 opérationnels + 6 de réserve en orbite), répartis sur trois plans d'orbite terrestre moyenne (MEO).
Pays/Région :
UE
Date de sortie :
2005
Nombre de satellites :
28
fréquence :
1575,42 MHz, 1176,42 MHz, 1207,14 MHz et 1278,75 MHz
Méthode de modulation :
Modulation par décalage de phase binaire (BPSK), CBOC, BOCcos et AltBOC
Altitude orbitale du satellite :
23 222 kilomètres
Zone de couverture :
Disponible dans le monde entier
4. BeiDou
BeiDou est le système de navigation de la Chine, composé de satellites en orbite géostationnaire et de satellites en orbite géosynchrone. BeiDou-1 a été lancé en 2000 avec trois satellites en fonctionnement ; le projet a cessé ses activités en 2012. En 2012, le système BeiDou-2 a lancé 10 satellites, couvrant principalement la Chine et les régions environnantes. Actuellement, BeiDou-2 et BeiDou-3 sont opérationnels, avec 50 satellites en orbite. BeiDou-2 est progressivement mis hors service, et le nombre devrait passer de 50 à 37 après ajustements.
pays :
Chine
Date de sortie :
2000
Nombre de satellites :
50
fréquence :
1575,42 MHz, 1191,795 MHz, 1268,52 MHz
Méthode de modulation :
Modulation par décalage de phase binaire (BPSK), BOC, MBOC et AltBOC
Altitude orbitale du satellite :
21 528 km et 35 786 km (satellites en orbite géostationnaire)
Zone de couverture :
Disponible dans le monde entier
5. IRNSS
IRNSS est la version indienne d'un système de navigation par satellite, développée par l'Organisation indienne de recherche spatiale (ISRO), principalement pour soutenir les services militaires en Inde et dans la région environnante. Le projet a lancé son premier satellite en 2013. Actuellement, neuf satellites sont en orbite, mais seulement trois sont réellement opérationnels, la plupart étant inopérants en raison de défaillances ou de dysfonctionnements d'horloges atomiques. La première génération a lancé neuf satellites, dont huit sont entrés avec succès en orbite ; la deuxième génération en a lancé deux, dont un est entré avec succès en orbite.
pays :
Inde
Date de sortie :
2013
Nombre de satellites :
9
fréquence :
1576,45 MHz et 2492,028 MHz
Méthode de modulation :
Modulation par décalage de phase binaire (BPSK) et BOC
Altitude orbitale du satellite :
36 000 kilomètres
Zone de couverture :
Dans un rayon de 1500 kilomètres du sous-continent indien et de ses frontières
6. QZSS
QZSS est un système d'augmentation et de transfert de temps basé sur satellite développé au Japon, similaire à la navigation GPS, fournissant des services de positionnement précis dans des zones spécifiques. Actuellement, 5 satellites sont en orbite.
pays :
Japon
Date de sortie :
2010
Nombre de satellites :
5
fréquence :
1576,45 MHz, 1227,60 MHz, 1176,45 MHz et 1278,75 MHz
Méthode de modulation :
Modulation par décalage de phase binaire (BPSK) et CSK
Altitude orbitale du satellite :
32 000 à 40 000 kilomètres
Zone de couverture :
Au Japon
V. Applications des systèmes de navigation par satellite
Navigation routière et ferroviaire
Services de logistique et de transport maritime
Applications marines
Aviation militaire et commerciale
Agriculture de précision
Conduite autonome (voitures sans conducteur)
Opération de drones
Applications de sécurité et de surveillance
Suivi et gestion de flotte
Jeux interactifs
Opérations de recherche et de sauvetage
Applications médicales (suivi des patients nécessitant des soins spéciaux)
Prévisions et diffusion météorologiques
Gestion des catastrophes
VI. Limitations
La précision peut être limitée par les conditions atmosphériques.
D'autres sources de radiofréquences peuvent perturber le service GPS.
Un dysfonctionnement de l'horloge atomique du satellite pourrait entraîner des informations de position incorrectes.
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