La technologie GNSS

Origine

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_Les étoiles artificielles

Depuis l’apparition du premier globe terrestre en 1492, l’homme a cherché à inventer des mesures pour se repérer. Voyageur, explorateur, il utilise différents moyens pour définir sa position dans l’immensité de son environnement terrestre et maritime : les étoiles, les instruments de vision et de mesure (astrolabe, sextant), les horloges…

En envoyant dans l’espace  des « étoiles artificielles », les satellites, les scientifiques permettent une précision de repérage jamais atteinte.

Visible partout depuis la Terre, de jour comme de nuit, quelles que soient les conditions météo, le satellite ouvre de nouveaux champs d’expérimentation : la géolocalisation et ses applications.

Le GNSS

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_Le système de radionavigation par satellites

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Le système de radionavigation par satellites, aujourd’hui appelé par son acronyme anglais GNSS (Global Navigation Satellite System), désigne de manière générique tous les systèmes de navigation satellitaires à couverture mondiale permettant de répondre aux besoins de géolocalisation ou géopositionnement.

La géolocalisation permet de positionner une personne ou un objet sur la planète grâce à ses coordonnées géographiques. Elles sont déterminées par des satellites émetteurs placés en orbite et un récepteur.

Pour cela, le récepteur se base sur l’heure à laquelle le signal quitte le satellite puis mesure le temps mis par le signal pour parcourir la distance qui le sépare du satellite (vitesse de la lumière).

L’heure précise est obtenue grâce aux horloges atomiques présentes dans chaque satellite.

 

Les systèmes

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_L'Europe à la pointe

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Bien que la technologie de la géolocalisation soit souvent associée au GPS, il s’agit d’un abus de langage. La technologie GNSS connaît plusieurs systèmes développés par différents pays.

Deux systèmes sont d’ores et déjà opérationnels, le GPS d’abord, puis GLONASS son concurrent russe.

Deux autres systèmes sont en cours de déploiement.

La Chine, qui avait développé un système GNSS pour son propre territoire appelé COMPASS (ou Beidou), a pris la décision de l’étendre à l’échelle planétaire. Fin 2011, il est entré en phase d’expérimentation avec 10 satellites.

L’Union Européenne, en faisant référence à l’illustre Galilée, crée le seul système sous contrôle civil appelé Galileo. Plus précis que ses concurrents, il pourra être couplé aux systèmes existants et décupler leur efficacité. Galileo sera pleinement opérationnel à l’horizon 2017.

 

Enjeux

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_Progrès technologiques, enjeux économiques

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La géolocalisation est au XXI° siècle ce que la mécanisation a été au XIX° ou encore l’informatisation au XX°.

Le système GPS existe depuis plus de 30 ans, les technologies ont fortement évolué, passant de recepteurs mono ou bi-canaux multiplexés à des recepteurs permettant de voir tous les satellites présents dans la constellation simultanément. Accompagnés de cette fonctionnalité importante, les recepteurs sont devenus moins chers, portables, voir miniatures dans les téléphones, avec des interfaces homme-machine ergonomiques.

 

 

Le passage du GPS au GNSS par l'introduction de nouveaux systèmes notamment comme Galiléo, l'amélioration des capacités de calcul et les progrès faits dans le digital, permettent d'entrevoir de nombreuses innovations et possibilités d'évolution :

  • le développement de recepteurs digitaux en sortie de la RF (Radio Fréquence) permettant de gérer simultanément toutes les composantes du GNSS;
  • le couplage avec des senseurs inertiels miniatures bas coûts;
  • le développement d'algorithmes complexes pour la résistance au brouillage (filtrage particulaires);
  • l'intégration de la communication et du GNSS au plus serré;
  • le miniaturisation des antennes et récepteurs.

Perspectives et applications

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_Un marché exponentiel

Quel point commun entre le vol d’un oiseau migrateur, le cinéma le plus proche de vous, une parcelle de blé ou le confort quotidien d’une personne âgée isolée ?  Partout, les applications de la radionavigation par satellites sont multiples, et permettent des avancées significatives pour l’homme.

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Quelques exemples d’applications professionnelles :

  • Pour l’agriculture de précision, le GNSS va améliorer le rendement des machines et le circuit des labours, servir à délimiter les parcelles et les essences, localiser et dater les semences, affiner les traitements chimiques…
  • En mer, le secteur de la pêche utilise le GNSS pour un meilleur repérage des bancs de poissons, optimiser les trajets, positionner les eaux territoriales et routes maritimes… Le GNSS sera également utile au transport maritime et aux infrastructures portuaires pour rationnaliser les trajets, les chargements, la sécurité. Il sert aussi dans la détection des dégazages ou des marées noires.
  • Le domaine des transports est fortement impacté par la radionavigation : aérien bien sûr pour recaler les centrales inertielles et de limiter leurs dérives. Sur terre, optimisation des trajets, détermination des lieux de maintenance, de ravitaillement ou de panne, surveillance des trajets, localisation des marchandises, guidage …  Le transport ferroviaire va employer le GNSS pour le suivi des trains et la gestion des temps d’attente, réduire la consommation énergétique par optimisation des accélérations & décélérations… 

 

D’autres types d’applications, sociétales :

  • Les scientifiques vont intégrer le GNSS dans leurs études, que ce soit sur un site archéologique, dans l’étude des flux migratoires des oiseaux ou pour détecter un ouragan, un cyclone ou un tsunami.
  • Suivi des personnes à risques par des équipements adaptés, qu’il s’agisse d’un détenu en liberté surveillée ou d’une personne âgée isolée, d’un chien d’aveugle… 
  • Loisirs : guidage urbain sur téléphone, équipements sportifs sur VTT, jet-ski, course à pied…

Les secteurs d'innovation Pulseo

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_Des secteurs phares d'innovation

S’appuyant sur le déploiement du satellite Galileo, les domaines d’applications GNSS offrent à la région landaise une multitude d’opportunités de développement. Les pôles d’expérimentation et d’innovation se structurent autour de la géolocalisation : spatial défense, TIC, transports, santé digitale, agriculture de précision et recherche environnementale. Des défis d’avenir pour les jeunes pousses de Pulseo …