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SYmME DE NAVIGATION PAR SATELLIT'ES A COUVERTURE EUROPEENNE
1.SOMMAlRE
Lbhjel de cclle prtscnlalion er1 de proposer un sysldme dc
navigation lonciionnani suivanl IC mCme principe que IC
syrldme GPS mais qui ollrirail un service pcrmancnl en
Eump 5 hide dun nomhrc limit6 de snlelliler.
H. naranpr, J. Bouchard, T. Mkhal
Office Nalionrl dEluder el de Recherclier Atmrpatiales
B.P. 12
92 322 ChPtillon Ceder
FRANCE
L. constellation pdsenJe ici ne ntcessitc que 4 satellites
comprcnant un gtoslationnairc el his ralelliles sur des
orhilei gtosynchmnes d'inclinaison el dercenlricilt hibks.
Ceiie constellahn pcnnct de couvrir lolalcrncnt I'Europ. IC
Mnycn Oncnt el I'Alriqus. En ouve. I'ulilisalion de raielliles
nlativemcnl simples ed cnrisageahle. En ellcl. lous Ies
iacclliles Clan1 visihler en permanence depuir un mCme
point du Glohc. il CSI possible de laisscr au s 11 I'horlnge
ulka-slahlc qui lournit Ii rtftrcncc de tcm(~r pour Ies
mesurer de dislance usagcr-ralellile.
Ceric constellalion apparaissanl cornme prnmellcuse. une
analyse plus pnusste est en cnun alin de jugcr de la
laisahilifi dun lcl syribmr. En parliculier. Ies pmhlkmcs
posts par la mise et IC mainlien b POSIC dune lcllc
constellalion on1 dorcs cl dtjb 616 analyds. On prdrcnle ici
pluricun lolulinnr cnvinageahlcs pnur la mire B pnsle. avec
Imcemenls uniqucs nu mulliplca. 5 pulir dorhiles de
transfen ilandard ou non. Alin de lournir une prcmidre
Cvalualion du coDl de mainlien h pnsle, I'inlluencc des
principalcs pcnurhalinns dbrhile sur IC service lourni a Cl6
analystc. Quclqucs cxcmplcs de inailien b posic rnnl
tgalcmcnl lournin.
1. INTRODUCTION
Lcs performances du syslkmc amfricain de navigation par
salelliles (3's (Glohal Positioning System) mnt dfsormais
hien cnnnues CI res applications pcwn!icllcs
puliculikremcnl nomhreuses Ian1 dans le domains civ I que
miliuirc. Bicn enicndu. I'ohlention dc ces Frfom ancc3
(muverturc mondialc quasi pcrmancnte) ntcctriie la mise
en ocuvrc dun nomhrc imporlant de salcllites complexes.
11 nous a donc paru inltressanl d'examincr a'il csl possible
Ue cnncevoir der sy&mcs dc navigation lonciionnant
suivanl IC mCmc principe que GPS. mais avec un nomhre de
salellitcs beaucoup plus riduit. Lc service orrerc ne
dilkrcrait de celui lourni pm GPS que pu I'tlcndue de Is
zone gtographique couverte par ccs syrlbmcr. Noun nnus
sninmes plus p~~icuiitrcmcnt inlfrcrrfs b cler cwwcllations
ollrpni une couvcrturc de I'Eumpe.
Lea rtsultels dune prcmiirc tiude on1 ntnwrC qu'il CSI
possible dasrurcr un scrvice permanent de navigation sur la
m+um panic de I'Eumpc. IC husiri mCdilcnas6cn el
I'Arriquc. wec une constellation d+ 4 tateI\iics. mh
minimal rcquii pour line navigation de cyp WS.
,
Lcr rtsullata prlrenl€s dans cette communication concement
unc prcmitrc analyse de la laisrhililt dun Iel rystbmc. CI en
particulicr la capacilt 1 dtployer el maintenir en service la
conslcllat; n de raulliles ulilistc.
Tout dabord. nous rappcllcmns hridvemenl IC principe de
lonctionncment du ryslbmc de navigalion GPS. Puis nous
prtsenlemnr let principaler cuactCrisliques de la
constellalion 5 4 salellilcs rclenue pour celle Clude. Lcs deux
chapiuss ruivlnu wnt consacrtr rwpclivcment h la inire 31
posle el au mainlien 5 posle de celle conrlcllalion.
3. FONCnONNEMENT DU SYSTEME GPS
Lc syrldme amtricain de navigation par salclliles GPS
(Global Positioning System) perlnct i tout usagcr. dispmant
du rtccpteur adqual dc delerminer presquc instanlaniment
sa position. sa vilesse cl I'heurc locale. Ces calculs son1
ellecluts avec une Meision intgaltc jurqul prtsent par 15%
nutrcs syslbmea de navigalion. Le principe de navigation
ulilisd. pu lriangulalion gtomltriquc rcdondanlc. impose 5
tout usagcr du syrldme delre en visihilitt simullanfc dau
moins 4 satellites de la conslellalion. Dana sa vcmion
compl8lc. cellesi os1 cornposte de 14 aalelliles tvoluanl sur
des orhilei circulairca inclinks dune +rinds de I2 hcurcr.
Rappslons hritvemenl le principe de limctionnemcnl du
syaltmc. Chaque silellile de la constellalion GPS Cmcl cn
prmanencc un signal veri la Tcrrc. Cc signal cinlC criiilicat
In dnle cxnetc de dfpart du signal. qui CSI dflcrniinfe pa1
une horlogc atnmique emharqufc. et des Cphtmiridcs qui
permellent de connailrc Irks prtcirtmenl la position et la
vilcsse du satellite 1 ceI inslanl. Ainsi un rtccplcur
appmprit. dolt dunc horloge. peul determiner la dislancc
qui le stpare du aalcllile parlir de kan entre Ics dales de
dfpm cl darrivte du signal. La :?:.G radiale du satellite
par rappon au riceptcur peu~ fgalemcnl elre dttcriiiiiii.c par
mcrum de IWet Doppler sur IC nignal. En principe. avec
lmir satellites en visibililt sous un site minimal de 5".
I'urager pourrail dtlcrmincr par triangulation sa posilion et
sa vilesse.
Un rysltme de conlrRle au sol permei de maintenir unc
crccIIenlc synchronisation des horloges de grlndo precision
dm satellites. Par con&. I'horlnge de I'mrgcr est hcaucoup
moins slahla. En l'ahscnce de rccdages fr6qucnl.s. IC lcmpn
qu'cllc indique fink par ilill6rcr nnlahlcmcnl du lcinpr dc
rilfrcnce GI'S. CC qui intrwluil une loris crrcur danr la
dClcrminalion des distances usager-raklliles: cellcs-ci
dcviennenl alon inexploifahles.
Lemur sur la dislance CII Io memc p ur lous lei salclliici
ohncwda nn mEms instant lille peui dunc 8Irc eslimtc b
partir dune mesurc sur un satellite supplCmcnlairc. Ainri. si
un urager du syzldmc fail dei mesums sur 4 salellites i un