L'arrivée prochaine de Galileo, équivalent européen du GPS américain et du GLONASS russe, est à l'origine d'une prise de conscience, très forte et nouvelle sur l'importance de la maîtrise de la position des objets et des personnes qui nous entourent. Dans cette dynamique à forte croissance, les auteurs ont jugé indispensable de mettre à jour cet ouvrage de référence sur la technologie de positionnement par satellites. Les principales nouveautés de cette nouvelle édition sont : l'introduction de GLONASS, EGNOS et Galileo en fin du chapitre 1 , le poids apporté au positionnement dynamique (chapitre 3 entièrement remanié) , un nouveau texte (chapitre 4) sur les applications hors positionnement : transfert de temps, applications météorologiques et mesures d'attitude. Le système GPS : notions fondamentales. Introduction. Description du système. Les mesures GPS. Les principales utilisations du système GPS pour la localisation. GPS et les systèmes de références géodésiques et altimétriques. Global Navigation Satellite System (GNSS) : état de l'art et perspectives. Localisation précise en mode statique. Introduction. Les produits. Rappels généraux. Outils. Mise en oeuvre opérationnelle des réseaux. Processus de liquidation. Le positionnement dynamique. Introduction. Présentation des différents modes de positionnement dynamique. Le GPS naturel. Le GPS différentiel sur le code ou DGPS. Le DGPS lissé par la phase. Le GPS cinématique. Les standards de transmission. Les systèmes hybrides GPS-inertie. Les applications autres que la localisation. Le transfert de temps par GPS. GPS et les sciences de l'atmosphère. Détermination d'attitude par GPS. Annexes. Glossaire. Bibliographie. Index.
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Extrait
AVANT-PROPOS
Cet ouvrage a été rédigé dans le cadre des travaux de la Commission « positionnement statique et dynamique » (PSD) du Conseil national de linformation géographique (CNIG), comme la précédente édition. Cette commission, qui sappelait « Groupe de travail permanent » avant 2000, assure les quatre missions essentielles suivantes, dans le domaine des techniques de localisation autres que les procédés optiques classiques : veille technologique, concernant lévolution des processus, des matériels et des logiciels, émission de recommandations, suivant les besoins des différentes catégories dutilisateurs, recueil et diffusion dinformation, suivi de ladaptation des formations aux évolutions technologiques.
La Commission PSD travaille actuellement, en 2005, à côté de ses réunions thématiques semestrielles, sous la forme de trois groupes respectivement consacrés : au suivi du réseau national de stations GPS permanentes (RGP), au recensement et à lanalyse de lexistant en France en matière de formation et de recherche dans le domaine du positionnement par satellites, à la nouvelle édition du présent ouvrage.
La première édition de ce livre avait été imprimée en novembre 1996. Pendant presque une décennie, il a constitué le livre de référence en langue française pour tout étudiant ou professionnel utilisateur de GPS désireux de comprendre le fonctionnement du système GPS afin doptimiser son utilisation et dapprécier en connaissance de cause la qualité des résultats de son travail. Cette édition, bien quécrite pour tous les types dutilisateurs, était cependant assez sensiblement
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orientée vers lutilisation très précise en temps différé, telle que la pratiquent les géodésiens ou les géomètres. Ces communautés de professionnels, à qui dailleurs la technologie du traitement GPS doit énormément, étaient en effet à lépoque les principaux utilisateurs civils du système, qui venait juste dêtre déclaré opérationnel à lépoque et dont « Monsieur tout le monde » en France commençait à peine à entendre parler
Depuis cette date, lutilisation du GPS a été décuplée. Cette technologie est maintenant omniprésente, dans notre voiture, dans notre poche, demain dans tous les téléphones portables, dans le bateau du pêcheur et du plaisancier, dans les avions de tourisme, sur les chantiers de travaux publics, de prospection pétrolière, sur les pistes de ski, dans les bolides de formule 1 partout où il est nécessaire ou utile de se positionner ou de positionner un objet qui nous intéresse, par rapport à un autre objet ou à une référence. En réalité, le développement exponentiel des applications de positionnement par satellites nous a fait prendre conscience de lextrême importance de la maîtrise des dimensions despace dans notre vie de tous les jours. Après tout, les quatre dimensions qui structurent notre monde physique ne sont-elles pas les trois dimensions de lespace, le X, le Y et le Z, et le temps ? La connaissance e précise du temps a été démocratisée auXIX siècle et des milliards dhorloges rythment maintenant notre vie et celle des machines que nous construisons de la façon la plus naturelle qui soit. Quen est-il de la position, la notre et celle de nos véhicules, la position de nos proches, la position des objets qui nous entourent ? Elle est encore généralement très mal connue et cest bien cette révolution qui est en train de se faire. La révolution de la maîtrise des trois dimensions despace sannonce avec la démocratisation des technologies de positionnement par satellites, et nous sommes loin den mesurer tout limpact quelle aura sur notre société de ce début de troisième millénaire.
Après une longue période relativement passive comparée à lattitude des trois grands pays industrialisés de la fin du deuxième millénaire : les Etats-Unis (inventeurs du GPS), la Russie (propriétaire de léquivalent russe du GPS, le GLONASS) et le Japon (grand consommateur et producteur de nouvelles technologies), lEurope sest enfin réveillée en programmant létude, le développement et le déploiement du système Galileo. Galileo constitue la réponse civile européenne aux systèmes militaires GPS et GLONASS. Galileo était devenu absolument incontournable pour lEurope, compte tenu de lutilisation grandissante de la technologie GPS dans tous les secteurs de son économie, utilisation qui la plaçait de plus en plus sous le contrôle des Etats-Unis, contrôle quil était devenu impossible daccepter plus longtemps pour une grande région économique et industrielle, même exercé par un allié historique.
Avant-propos 15
Cest donc dans une certaine ambiance de « réveil technologique » due à larrivée prochaine de Galileo, que la Commission PSD du CNIG a décidé quil était temps dactualiser son ouvrage sur le GPS. Ceci pour deux principales raisons : la première étant que la technologie avait sensiblement progressé, en particulier en ce qui concerne les applications de navigation temps réel, la deuxième étant quil y avait là une occasion à ne pas manquer de promouvoir la connaissance et lutilisation de cette technologie, afin de contribuer au succès de Galileo dans léconomie française, lorsquil sera devenu réalité, à la fin de la décennie. Le succès de Galileo en France passe par une meilleure connaissance du fonctionnement, des possibilités dutilisation et des réelles capacités du système qui occupe presque toute la place aujourdhui, le GPS, qui reste un système très complexe malgré sa banalisation. La Commission PSD et le petit groupe dauteurs qui se sont attelés à cette tâche espèrent ainsi contribuer à leur niveau au mouvement national, initié par le ministère en charge de lEquipement et relayé par de nombreuses régions française, en faveur du développement des GNSS (systèmes globaux de navigation par satellites) et de leurs applications.
Par rapport à la précédente édition, léquipe des auteurs a été modifiée. La mise à jour du chapitre 1 consacré aux notions fondamentales est restée sous la responsabilité de Françoise Duquenne, qui a dirigé cette édition, celle du chapitre 2 sur le positionnement statique sous la responsabilité de Serge Botton, de même que celle du glossaire sous la responsabilité de Pascal Willis, tous les trois étant de lInstitut géographique national. Le chapitre qui a subi le plus de changements est le chapitre 3, consacré au positionnement dynamique, domaine dapplication qui a le plus évolué. François Peyret et David Bétaille, du Laboratoire central des ponts et chaussées, ont été chargés de la nouvelle écriture de ce chapitre, qui se termine également par une introduction aux techniques dhybridation entre capteurs GPS et capteurs inertiels. Sa taille, nettement plus importante que dans la première édition, de même que les compléments sur les GNSS qui sont venus enrichir le chapitre 1 et un nouveau chapitre 4 consacré aux principales applications autres que la localisation, expliquent lépaisseur pratiquement doublée de cette deuxième édition. En ce qui concerne le nouveau chapitre 4, les parties consacrées au transfert de temps, applications météorologiques et mesures dattitude ont été respectivement écrites par Françoise Duquenne, Pascal Willis, et François Peyret et David Bétaille.
La qualité de cet ouvrage, doit beaucoup au travail de relecture attentive exercé par de nombreux membres de la Commission. A ce titre, je tiens à remercier chaleureusement, pour le temps passé et les remarques pertinentes prodiguées : Christian Allet (INSU), Jean-Pierre Barboux (Thalès Navigation), Jean-François Cabanel (Trimble France), Henri Duquenne (IGN), Bernard Flacelière (Total), André Kanshine et Stéphane Montfort (CETMEF), sans oublier les auteurs et relecteurs de la première édition : Jean Berterreche (OGE), Gilles Bessero (DGA), Claude Boucher (CGPC), Olivier Carrel (DGAC), Fred Clerfayts (IGN), Jean-Marie
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Doizi (CGG), Pascal Dutot (LRBA), Yves Egels (IGN), Michel Even (EPSHOM), Michel Grandvaud (LPTF), Jean-Luc Issler (CNES), Christian Lebegue (IGN), Michel Le Pape (IGN), Jean-Gérard Mathé (CNIG), Jean-Jacques Riou (Elf).
François PEYRET Président de la Commission du CNIG « Positionnement statique et dynamique »