II] Fonctionnement

Le système de repérage global n’est pas unipolaire : trois segments sont nécessairement corrélés pour obtenir finalement les coordonnées souhaitées. En orbite se trouve l'indispensable segment spatial, sur la Terre se situent les composantes traditionnelles du segment utilisateur, tandis qu'un segment de contrôle assure la cohérence du tout.

1. Le segment spatial

30 satellites pour le système GPS et 24 pour le système russe ! Si cela pourrait paraître peu par rapport à la surface de la Terre (500 millions de km²), il est en réalité tout à fait pertinent d’assimiler les G.N.S.S à des constellations, puisque la couverture de leurs signaux est planétaire ! Pour le GPS, la répartition orbitale a été dessinée de telle sorte qu’au moins quatre satellites soient visibles en tout point de la terre, à tout moment (la constellation correspond à ce cahier des charges depuis avril 1994) :

A l’aide du logiciel de simulation spatiale Celestia (cliquer ici pour le télécharger), nous avons comparé le nombre de satellites de deux constellations différentes visibles à Belfort au cours du temps :

Le résultat, que nous avons en partie pu confronter à la réalité avec notre récepteur GPS, est éloquent : au cours d’une journée, il y a en moyenne 4 satellites Globalstar visibles, contre 6 à 8 satellites GPS. En outre, les satellites Globalstar restent visibles pendant 30 minutes environ, tandis que l'on peut observer un satellite GPS pendant 5 heures d'affilée en moyenne. Ces derniers sont répartis sur 6 orbites, à raison de 5 par orbites. Chaque orbite forme un angle de 55° avec l'équateur et de 60° avec une autre orbite. La période de révolution de chaque satellite est d’environ 12 heures. Ainsi, dans 99.9% des cas, au minimum 4 satellites sont visibles à plus de 5° au-dessus de l’horizon. Bien sûr, ce chiffre est théorique et les caractéristiques environnementales de l’utilisateur (champ de vison, obstacles, interférences) peuvent réduire les capacités de réception réelle.

On distingue six grandes familles de satellites GPS :

• Les satellites Block I : ce sont des prototypes qui ont été lancés entre 1978 et 1985. Ils étaient prévus pour une mission moyenne de 4.5 ans et une durée de vie de 5 ans. Mais leur durée de vie moyenne s'éleva à 8.76 années. Leur mission principale était de valider les différents concepts du système GPS.

• Les satellites Block II : premiers satellites opérationnels du système GPS, leur autonomie a été particulièrement améliorée par rapport à leurs prédécesseurs. Ils sont capables de rester 14 jours sans contact avec le segment de contrôle tout en gardant une précision suffisante. Neuf satellites furent lancés entre 1989 et 1990. Bien que leur durée de vie avait été estimée à 7.5 ans, la plupart d'entre eux sont restés en fonction pendant plus de dix ans. Il reste aujourd'hui encore trois satellites du Block II.

• Les satellites du Block IIA (Avancés) : ils furent mis sur orbite entre 1990 et 1999, et correspondent à une version perfectionnée des satellites du Block II Initial, puisqu’il peuvent se transmettre mutuellement des messages pendant six mois sans aucun contact avec le sol.

Nous pouvons plus précisément établir un tableau comparatif des systèmes GPS et GLONASS, où les différentes variables qui leur sont inhérentes révèlent l’orchestration requise pour leur fiabilité et leur disponibilité (reliability et availability).

Étude comparative GLONASS / GPS

Satellite GLONASS		Satellite GPS (Block II)

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