Les différents systèmes GNSS
Tour d’horizon des systèmes GNSS : caractéristiques, fréquences et usages industriels
Qu'est ce que le GNSS ?
Le GNSS, ou Global Navigation Satellite System, est une technologie qui permet de se géolocaliser n’importe où sur Terre grâce à des satellites. En recevant les signaux d’au moins quatre satellites en orbite, un appareil GNSS peut calculer sa position exacte en latitude, longitude et altitude. Cette précision varie selon les systèmes, l’environnement et le matériel utilisé, mais peut aller jusqu’à quelques centimètres avec les bons outils.
Chaque satellite envoie un signal avec l’heure à laquelle il a été envoyé.
Le récepteur compare l’heure de réception avec l’heure d’envoi → il en déduit la distance au satellite.
En recevant les signaux d’au moins 4 satellites, il peut calculer sa position en 3D (latitude, longitude, altitude).
Ce système regroupe plusieurs constellations gérées par différents pays : le GPS (États-Unis), Galileo (Union européenne), GLONASS (Russie) et BeiDou (Chine). Tous fonctionnent sur le même principe, mais leur combinaison permet d’augmenter la fiabilité et la précision du positionnement. Le GNSS est utilisé dans la navigation, les transports, l’agriculture, la construction, les objets connectés et bien d’autres secteurs.
Les différents systèmes
Chaque système GNSS est géré par une entité nationale ou régionale et possède ses propres caractéristiques techniques. L’utilisation conjointe de plusieurs GNSS, appelée « multi-GNSS », améliore la précision et la fiabilité, surtout dans des environnements complexes (urbain dense, forêts, canyons…).
| Système | Pays | Nombre de satellites (actifs) | Fréquences principales | Bandes disponibles |
|---|---|---|---|---|
| GPS | USA | 31 | 1575,42 MHz / 1227,60 MHz / 1176,45 MHz | L1, L2, L5 |
| GLONASS | Russie | 24 | 1602 MHz / 1246 MHz | L1, L2 |
| Galiléo | UE | 28 | 1575,42 MHz / 1176,45 MHz / 1207,14 MHz | E1, E5a, E5b |
| BeiDou | Chine | 45 | 1575,42 MHz / 1176,45 MHz / 1268,52 MHz | B1, B2a |
| QZSS | Japon | 4 | 1575,42 MHz / 1227,60 MHz / 1176,45 MHz / 1278,75 MHz | L1, L2, L5, L6 |
| NavIC | Inde | 7 | 1176,45 MHz / 2492,028 MHz | L5, S-band |
Focus sur les principaux sytèmes
GPS - Etats-Unis
Pour commencer, il est essentiel de rappeler que les États-Unis ont conçu le GPS dans les années 1970, principalement à des fins militaires. Ensuite, au fil du temps, ils ont progressivement ouvert son usage au grand public, ce qui a largement contribué à sa popularité mondiale. Aujourd’hui, le GPS repose sur une constellation de 31 satellites actifs, répartis de manière stratégique sur six plans orbitaux. Par conséquent, il garantit une couverture continue, stable et fiable, peu importe la position géographique.
De plus, ce système émet sur trois bandes principales : L1 (1575,42 MHz) pour la navigation standard, L2 (1227,60 MHz) pour les corrections différentielles, et L5 (1176,45 MHz) pour les applications critiques nécessitant une précision accrue. Grâce à cette diversité de fréquences, les récepteurs multi-bandes peuvent combiner ces signaux pour compenser les erreurs dues à l’ionosphère, réduire les interférences et offrir une géolocalisation extrêmement précise. Autrement dit, utiliser le GPS dans des environnements industriels, c’est bénéficier d’une technologie mature, robuste et continuellement mise à jour.
GLONASS - Russie
En parallèle du GPS, la Russie a développé GLONASS comme réponse stratégique pour garantir son autonomie en matière de navigation. Ainsi, après un lancement initial dans les années 1980, le système a atteint une couverture globale au début des années 2000. Grâce à ses 24 satellites actifs répartis sur trois orbites inclinées, GLONASS assure une excellente performance, notamment dans les régions septentrionales, là où d’autres GNSS montrent leurs limites. GLONASS utilise une orbite plus inclinée (≈65°) que GPS, ce qui lui permet de mieux couvrir les hautes latitudes comme la Russie. Cela garantit un meilleur signal dans les régions nordiques.
Contrairement à ses concurrents, GLONASS utilise un accès multiple par répartition en fréquence (FDMA), ce qui signifie que chaque satellite transmet sur une fréquence légèrement différente. En conséquence, ce fonctionnement repose principalement sur les bandes L1 (1602 MHz) et L2 (1246 MHz). Par ailleurs, lorsqu’on associe les signaux de GLONASS à ceux du GPS, les utilisateurs profitent d’une meilleure disponibilité, surtout dans des environnements difficiles comme les canyons urbains ou les zones forestières.
Galileo - Union Européenne
Dans une logique d’indépendance technologique, l’Union Européenne a lancé Galileo afin de disposer de son propre système GNSS civil, libre des influences militaires étrangères. Progressivement, depuis son déploiement initial en 2016, Galileo a constitué une constellation performante de près de 28 satellites. Par conséquent, il est aujourd’hui reconnu pour offrir une précision supérieure à celle des autres systèmes, notamment grâce à ses signaux modernes et puissants. Galileo offre un service de sauvetage avec confirmation, unique au monde, qui informe la personne en détresse que son appel a été reçu. Il est aussi interopérable avec GPS, GLONASS et BeiDou, améliorant la fiabilité globale du positionnement.
Plus concrètement, Galileo émet sur les bandes E1 (1575,42 MHz), E5a (1176,45 MHz) et E5b (1207,14 MHz). Ces fréquences, grâce à leur largeur et leur architecture, permettent une meilleure résistance aux interférences ainsi qu’une précision accrue. En outre, Galileo propose des services innovants comme le service ouvert, le service commercial crypté, et un service de recherche et sauvetage avec accusé de réception. C’est pourquoi, pour des applications avancées telles que les véhicules autonomes, les systèmes SCADA ou les drones de surveillance, l’intégration de Galileo au cœur des équipements est préconisée.
BeiDou - Chine
Enfin, la Chine, consciente de l’importance stratégique des GNSS, a développé BeiDou, initialement pour un usage régional. Toutefois, dès 2020, elle a réussi à mettre en œuvre une constellation mondiale complète avec BeiDou-3. Aujourd’hui, avec plus de 45 satellites répartis sur plusieurs types d’orbites (moyenne, géostationnaire, inclinée), BeiDou garantit une couverture dense, particulièrement optimisée sur l’Asie-Pacifique, mais aussi désormais au niveau mondial. Le service de messagerie de Beidou permet d’envoyer de courts messages texte (jusqu’à 1200 caractères) via satellite, même sans réseau mobile. Il est surtout utilisé pour la sécurité maritime, les secours et les communications en zones isolées.
Du point de vue technique, BeiDou émet sur plusieurs bandes : B1 (1575,42 MHz), B2a (1176,45 MHz) et B3 (1268,52 MHz). De ce fait, les utilisateurs qui intègrent ces bandes dans leurs équipements bénéficient non seulement d’un positionnement plus précis, mais également d’une grande robustesse dans les environnements encombrés comme les centres-villes ou les zones montagneuses. De surcroît, BeiDou introduit des fonctionnalités uniques comme la messagerie courte ou le retour d’intégrité.
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