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Le système de navigation par GPS - Cinquième leçon : Autres sources d'erreurs
Par Jacques VA2JOT
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Il existe plusieurs autres sources d'erreurs qui peuvent fausser une solution de
position. Un bon récepteur se doit d'en tenir compte. Voici les plus importantes:
Descente turbulente
Nous tenions la vitesse de propagation comme étant égale à celle de la lumière.
Ceci est vrai seulement dans un vide absolu. Quand le faisceau radio du satellite
traverse les particules chargées de l'ionosphère et la vapeur d'eau de la
troposphère, sa vitesse de propagation passe sous l'unité retardant ainsi
son arrivée au récepteur.
Il existe un moyen d'amoindrir ce genre d'erreur. Il existe des modèles de
propagation basés sur des échantillons pris antérieurement. Malheureusement,
les conditions atmosphériques sont rarement identiques aux modèles.
La meilleure façon de corriger ces erreurs serait de syntoniser les deux
canaux (L1 et L2) d'émission du satellite. Seuls les récepteurs haut de
gamme comme ceux utilisé par les arpenteurs-géomètres en sont capables.
L'obstacle majeur a cette solution est le prix du récepteur et sa lenteur
à livrer une solution de position, il doit demeurer immobile pendant au
moins 15 minutes.
Atterrissage cahoteux
Les derniers mètres du parcours ne sont guère plus calmes. Le faisceau peut
rencontrer les mêmes obstacles que ceux qui causent les affaissements en
mobilité. Le récepteur utilise la polarité circulaire afin d'éliminer les
faisceaux réfléchis. Leur étalement temporel (délai) fausserait la solution
de position. Bien qu'on puisse prétendre qu'un faisceau doublement réfléchi
ne serait pas rejeté, cette double réflexion l'aura tellement atténué qu'il
deviendrait indétectable au récepteur.
Dans l'espace
Bien que les satellites soient hautement fiables, on peut leur attribuer
une minuscule partie des l'erreur possible de solution de position. Leurs
oscillateurs au césium sont excessivement précis mais ils ne sont pas à
l'épreuve des erreurs provoquées par des bombardements de particules
cosmique. De minuscules non-concordances peuvent se produire qui se
traduiront par de légères erreurs de solution de position. Malgré une
surveillance constante, les satellites ne peuvent être mis à jour à
chaque orbite alors certaines non-concordances vont donc subsister entre
ces mises à jour.
Certains angles sont meilleurs que d'autres
Il se trouve habituellement plus de satellites visibles qu'on a besoin.
Le récepteur va choisir les meilleurs et ignorer les autres. Il existe
cependant des circonstances où il n'y a que quelques satellites visibles
qui sont de plus, soit regroupés dans un même coin du ciel ou très bas sur
l'horizon.
L'angle d'intersection de leurs faisceaux au récepteur est optimal quand
il approche 90°. Quand l'angle est trop ouvert, il y a augmentation de
l'ambiguïté horizontale. Quand l'angle est trop fermé, il y a augmentation
de l'ambiguïté verticale. En langage GPS, on a surnommé ce phénomène
dilution géométrique de la précision ou GDOP (Geometric Dilution of Precision).
Il devient clair ci-haut que lorsque les satellites sont à angle droit
comme dans A, l'ambiguïté de position est à son minimum tandis que dans
B et C, elle est à son maximum. Dans B, il y aura dilution de la
précision de position horizontale et dans C, le même phénomène affectera
la précision de la position verticale c.a.d. la lecture de l'altitude. Les
bons récepteurs choisissent les satellites qui vont fournir une dilution de
précision la plus basse. Les récepteurs de bonne qualité peuvent aussi
indiquer l'indice GDOP soit à l'écran ou via l'interface numérique (ceux
qui en ont).
Selective Availability
Le " SA " ou sélection de la disponibilité ajoute du " bruit " à
l'oscillateur des satellites afin d'augmenter le degré d'incertitude de
la solution de position. L'objectif de cette pollution visait à empêcher
des terroristes d'utiliser des GPS pour guider des missiles. Les récepteurs
militaires sont dotés de décodeurs afin de contourner ces erreurs voulues de
solution de position. L'avènement du système de GPS russe GLONAS (GLObal
NAvigation System) ainsi que le post-développement du mode d'exploitation
en différentiel (DGPS) ont rendu caduque le SA. Il est présentement désactivé.
Exploitation en différentiel ou DGPS
Bien que suffisamment précis pour la plupart des applications, des chercheurs
ingénieux ont mis au point une façon de corriger les ambiguïtés ou l'incertitude
de solution de position. Le mode d'exploitation en DGPS offre des solutions de
position à quelques mètres près pour les mobiles et à quelques centimètres
près pour les récepteurs qui demeurent stationnaires pendant quelques minutes.
Cette méthode d'exploitation du système GPS n'avait pas été prévue dans les
plans originaux du département de la défense américain.
Cette innovation a aussi transformé ce qui était à l'origine un système de
navigation en un système universel de mesure capable de positionner avec
grande précision des objets sur une échelle globale. Nous allons bientôt
examiner de plus près comment fonctionne ce mode d'exploitation.
Récapitulation
Correction des erreurs
L'ionosphère et l'atmosphère ralentissent les faisceaux des satellites causant ainsi des erreurs de solution de position.
Certaines erreurs peuvent être corrigées à l'aide d'un modèle mathématique de propagation.
La configuration de la constellation de satellites peut exacerber les erreurs de solution de position.
Le mode d'exploitation en différentiel (DGPS) peut éliminer la majorité de ces erreurs.
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