Pour comprendre le GNSS (Global Navigation Satellite Systems), il est utile de comprendre d'abord la relation entre le GNSS et le GPS. La meilleure façon de résumer le concept est de dire que le système mondial de positionnement (GPS) n'est qu'une partie du réseau GNSS. Bien que le GPS soit très important pour le GNSS, il existe quatre autres constellations qui constituent l'ensemble du système GNSS. L'une des principales fonctions des systèmes multiples (constellations) est de créer une meilleure sécurité au cas où une constellation ne serait plus fiable ou ne pourrait plus fonctionner dans certaines conditions.
Les cinq constellations GNSS ont été développées respectivement par des gouvernements distincts et par l'UE :
- ÉTATS-UNIS - (GPS)
- QZSS (Japon)
- BEIDOU (Chine)
- GALILEO (UE)
- GLONASS (Russie)
1. GPS
Le GPS est le premier système GNSS qui a vu le jour en 1978 et qui est devenu pleinement disponible pour une utilisation mondiale en 1994. Le GPS a été introduit en tant que système de navigation militaire indépendant après que le ministère de la défense des États-Unis a réalisé la valeur potentielle de la technologie. Le système a été délibérément conçu pour offrir une grande précision et une grande sécurité contre les bruits et les interférences des ennemis de la guerre. Le GPS a été rendu public pour la première fois par un décret de Reagan en 1983.
Le GPS fonctionne dans une partie du spectre radio entre 1 et 2 GHz, appelée bande L. Cette bande a été choisie pour les raisons suivantes Cette bande a été choisie pour les raisons suivantes :
- Les basses fréquences ont un retard ionosphérique plus important
- La conception de l'antenne pourrait être simplifiée
- L'effet des conditions météorologiques sur la propagation du signal GPS serait minimisé.
Bien qu'il ait été le premier système GNSS, le GPS est encore aujourd'hui le système de navigation le plus précis au monde. Les satellites GPS les plus récents utilisent des horloges au rubidium et sont synchronisés avec des horloges au césium au sol pour une précision encore plus grande.
2. QZSS
Le QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) est un système satellitaire régional japonais parfois appelé "GPS japonais".
Le QZSS utilise une orbite de satellite géostationnaire et trois dans le QZO qui présentent une orbite en forme de huit avec une asymétrie nord-sud.
Le système de chronométrage QZSS de première génération (TKS) sera basé sur des horloges au rubidium et comportera un prototype de base d'un système expérimental de synchronisation d'horloges à cristaux. La technologie TKS (Time Keeping System) est un nouveau système qui ne nécessite pas d'horloges atomiques embarquées et qui est déjà utilisé par des systèmes de navigation par satellite tels que GPS, GLONASS et Galileo. Cela permet au système de fonctionner de manière optimale lorsque les satellites sont en contact direct avec la station terrestre, ce qui en fait une solution idéale pour la constellation QZSS.
Le QZSS est compatible avec le GPS, ce qui est une caractéristique importante pour s'assurer qu'il y a suffisamment de satellites pour garantir la stabilité avec un positionnement de haute précision.
3. BeiDou
BEIDOU est un système chinois de navigation par satellite qui se compose de trois constellations distinctes de satellites, BeiDou-1, BeiDou-2 et BeiDou-3.
BeiDou-1
Le système expérimental de navigation par satellite BeiDou (BeiDou-1) a été construit en 2000 à l'aide de trois satellites seulement, avec des capacités de navigation et de couverture limitées. Il était principalement utilisé en Chine et dans les régions voisines et a été abandonné fin 2012.
BeiDou-2
BeiDou-2 (COMPASS) est la deuxième itération du système qui a commencé à fonctionner en décembre 2011 avec l'utilisation partielle de 10 satellites. Le système dessert les clients de la région Asie-Pacifique depuis 2012.
BeiDou-3
Le système de troisième génération, appelé BeiDou-3, a été lancé en 2015 avec pour objectif une couverture mondiale. Le déploiement s'est achevé en 2020, ce qui a permis de doter le système de capacités de transpondeur de recherche et de sauvetage.
4. Galilée
GALILEO est le système GNSS européen conçu pour être compatible avec le GPS et le GLONASS et a commencé à fournir des services en décembre 2016.
Les récepteurs du système utilisent le "système de référence GALILEO" pour suivre la position du satellite en appliquant les principes de la triangulation.
Au total, le système Galileo comprend trois parties principales : l'espace, le sol et l'utilisateur.
- Le segment spatial a pour fonction de générer et de transmettre les signaux de code et de phase de la porteuse au sein de la structure du signal Galileo. Il stocke et retransmet également les données de navigation envoyées par le segment terrestre.
- Le segment terrestre contrôle l'ensemble de la constellation, y compris les services de navigation et de diffusion. Les principaux éléments du segment sol sont les suivants
- Deux centres de contrôle au sol (GCC)
- A Réseau de télémétrie
- Stations de suivi et de contrôle (TT&C)
- Réseau de stations de liaison montante de la mission (ULS)
- Réseau de stations de détection Galileo (GSS)
- Le segment utilisateur est constitué de récepteurs GALILEO dont l'objectif principal est de suivre les coordonnées des constellations de satellites et de fournir des services de synchronisation. Pour ce faire, ils reçoivent les signaux Galileo, mesurent la pseudo-distance et complètent les équations de navigation.
5. GLONASS
GLONASS est la version russe du GPS dont le développement a débuté en 1976 sous l'Union soviétique. Depuis sa création, il y a eu 5 versions au total :
- GLONASS (1982)
- GLONASS-M (2003)
- GLONASS-K (2011)
- GLONASS-K2 (2015)
- GLONASS-KM (2025 - actuellement en phase de recherche)
Le GLONASS assisté (A-GLONASS) possède les mêmes fonctions de base, mais avec des caractéristiques supplémentaires spécifiques aux smartphones. La navigation virage par virage et les données sur le trafic en temps réel sont des exemples d'utilités supplémentaires disponibles avec A-GLONASS et dépendent fortement des tours cellulaires dans leur fonctionnement pour suivre rapidement l'emplacement avec précision .
En quoi le GLONASS et le GPS GNSS sont-ils différents ?
Le réseau GPS américain utilise 31 satellites, tandis que le GLONASS en compte 24. Le système GPS américain est légèrement plus précis que le GLONASS et fonctionne à une fréquence plus basse. Cela signifie que le GPS offre un réseau plus puissant aux utilisateurs et ne fait aucune concession majeure au GLONASS. En raison de la plus grande puissance du réseau, le GLONASS est généralement utilisé comme solution de rechange au GPS en cas de perte de signaux.