initiation au GPS

michel le 06/25/2001

Sait-on encore naviguer sans ce merveilleux gadget ? Tout ce que vous souhaitiez savoir sur le GPS sans oser le demander, enfin presque..

Le GPS qu’est-ce ?

initiation au gpsLes navigateurs amateurs (nous autres !) parlent de GPS en pensant surtout « mon GPS sur mon bateau » et font donc inconsciemment un amalgame entre le système lui même, les satellites, leur récepteur, leur installation, et parfois le branchement sur un PC, le lien avec une cartographie ou un pilote auto.
Cet article essaye de clarifier un peu les choses, en  résumant les fonctions de base et le mode d’emploi commun à tous les récepteurs, leur installation, leurs limites et leurs risques en navigation.
Si on veut savoir un peu de quoi on parle, pour éviter de grosses erreurs d’emploi, d’abord un peu de technique du système. (Il existe d'innombrables articles et sites sur le système GPS, un bon résumé peut être obtenu par exemple sur le site de l'université du colorado: "http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps.html" :

Le « système GPS »
Le GPS, développé comme on le sait pour le besoin militaire américain (et l’OTAN par extension) dans les années 60, utilise un principe simple : en  mesurant  la  distance d’un mobile à  3  balises connues  bien placées on peut calculer sa  position  précise  dans l’espace donc sur le globe y compris son altitude

Tous les mots en gras sont importants et méritent une petite explication si on veut comprendre ce merveilleux système, la somme des problèmes liés à chaque élément du puzzle , explique son incroyable complexité et son prix (des milliards de dollars !)

La précision demandée par les militaires était inférieure au mètre, pour rendre définitivement obsolete (dépassé) les anciens systèmes Loran, Decca, Oméga, et inutile la couteuse navigation à inertie. Les récepteurs devaient être assez petits pour se monter dans des missiles ou sur le dos du fantassin. (le prix n’avait pas d’importance !) de plus, seuls les militaires US doivent en bénéficier.

Bien sûr, la demande n’était pas « entièrement folle », les techniciens de l’ espace affirmaient qu’on pouvait y arriver, en améliorant le principe du « Transit », le premier système opérationnel de navigation par satellite, dans les années 60 .

Les « balises bien placées » sont les émetteurs  des satellites visibles d’une « constellation » ( un ensemble de satellites ) suffisamment dense pour qu’on en voie au moins quatre partout avec une bonne géométrie (pourquoi quatre et non pas trois ? ça va venir !). La bonne géométrie est celle ou le récepteur voit les satellites avec les plus grands écarts d’angle (rappelez vous le triangle chapeau en gonio !). Si cette géométrie n’est pas idéale, elle peut s’améliorer en combinant les mesures d’autres balises, mais il reste toujours un paramètre appelé GDOP (geometric degradation of position) dont on doit tenir compte.


initiation au gpsLes « satellites GPS »
Ce sont de gros bazars de plusieurs tonnes, qui tournent à quelques milliers de km, et leur constellation est arrangée pour qu’on en voie au moins trois ou quatre sur toute la terre. Ils vivent une dizaine d’année, et d’autres sont lancés régulièrement pour les remplacer.

Les « tops » de mesure sont en fait des codes, modulant deux « porteuses » , appelés code C/A (code civil sur la fréquence 1575 MHz) et codeP (ou militaire sur les deux fréquences 1575 et 1227 MHz) Chaque satellite a un code différent, et les codes précis sont bien sûr en plus « brouillés » en permanence pour que seuls les militaires y aient accès.

Le code C/A, qui nous intéresse, peut être brouillé simplement en changeant légèrement son instant d’émission au hasard, de telle sorte que la mesure soit impossible à mieux que 100m (erreur maxi à 95% de probabilité). Ce brouilllage appelé SA (selective availability) peut être compensé si on a la « clé » (comme sur canal +). Il peut être ajouté ou retiré selon la politique. Depuis un an, sous la pression des utilisateurs civils (et surtout depuis le développement des DGPS qui l’annulait) Il est supprimé. Le code C/A non brouillé permet aujourd'hui une précision absolue annoncée de 20m(erreur maxi à 95% de probabilité)et une erreur moyenne de 5m.

Si vous connaissez le détail du code P et surtout une méthode pour le trouver, prévenez la DGSE, ils sont preneurs !
Il existe d'autres fréquences et codes émis uniquement pour le besoin militaire: ces codes permettraient une précision supposée de 10cm, mais top secret!.

Si un satellite est malade, par exemple si son horloge atomique  se décale, et que le centre de contrôle s’en aperçoit, un avis est donné à tous dans le message des éphémérides. Cependant, entre un hoquet et le diagnostic, il peut s’écouler quelques minutes : c’est l’une des seules faiblesses du GPS.

photo: l'écran d'initialisation d'un GPS montre la constellation en vue, les satellites reçus, le précision probable

La « mesure de distance » est le point clé : contrairement à d’autres aides « coopératives » comme l’IFF, ou des systèmes ou le mobile émet comme Argos ou Sarsat, le GPS est totalement passif : le récepteur doit se débrouiller seul, sans « parler »  aux satellites.

On ne peut donc que mesurer l’instant d’arrivée d’un code (un top) émis par le satellite à un instant parfaitement connu, car lié au temps universel « parfait ». La « différence de temps » et la « vitesse de propagation » donnent la distance.
 
Aie ! Chaque problème en soulève d’autres : pour arriver aux précisions diaboliques demandées , l’horloge du satellite comme celle du récepteur doivent être de qualité « atomique »  Les satellites ont donc des horloges atomiques contrôlées et corrigées en permanence du sol dans des centres de calcul et de contrôle, pour synchroniser tout ça ! Quant aux récepteurs, si le prix et le poids n’ont pas d’importance, ils sont munis aussi d’horloge atomiques ! (sur les sous marins nucléaires par exemple)  Sans horloge atomique dans votre bateau, vous n’utilisez que des mesures différentielles entre temps d’arrivée, et il faut alors QUATRE satellites pour faire le point ! (ça y est ..) à noter donc que le récepteur GPS normal est déjà « différentiel » par manque de césium ou de rubidium !
 
La vitesse de propagation du « top » est celle de la lumière (300000 Km/s environ) la précision du mètre sur les distances demande une précision du 1/100 eme de microseconde sur les temps mesurés et  les dates d’émission ! de plus l’espace entre vous et le satellite n’est pas vide, l’ionosphére modifie les vitesses, et cette correction ne peut étre vraiment prise en compte que par les récepteurs militaires à plusieurs fréquences. Les petits récepteurs civils sur le code C/A ne font qu’une correction moyenne.
 
Autre problème annexe, « connaître la position des balises » qui foncent à quelques km/sec, il faut connaître leur position précise à l’instant d’émission du « top ». Pour cela, chaque satellite émet sa position dans le ciel, et pour vous aider, donne aussi la position de ses copains : ce sont les « éphémérides » satellite, indispensables pour faire le point.
 
Le calcul de « position dans l’espace » y compris l’altitude, est possible car les satellites sont au-dessus de nous. Avec des systèmes terrestres comme le Decca ou le LoranC, on ne peut calculer qu’en 2D. Le GPS calcule en 3D et donne donc aussi l’altitude, très pratique pour l’aviation ou la ballade en montagnes. Cependant la géométrie fait que cette altitude est 3 à 4 fois moins précise que la position horizontale (typique 50m avec nos récepteurs civils).
 
Le « globe » de référence est un point clé : la position des satellites est données en  coordonnées d’un système géodésique de référence, et le calcul de base des récepteurs se fait donc dans ce « WGS84 ». C’est un ellipsoide très proche du zéro moyen  des mers, mais qui différe encore de la vraie terre , un peu en forme de patate.  Dans le jargon GPS, les corrections au globe de référence pour s’adapter aux cartographies locales s’appellent les « datums ». Chaque pays avec sa marine et son institut de cartographie a en effet des écarts avec le WGS84, car le « rattachement » entre les cartes ne pouvait être meilleur avant le GPS que le meilleur point astro, environ 1/4 mille, parfois plus. De plus la réedition de cartes en WGS84 serait couteuse. On doit donc vivre avec des écarts dépendant de l’institut de cartographie et des habitudes locales.
 
Le « mobile », votre bateau, avion ou voiture (a priori vous n’avez pas de missile ?) a une vitesse également, ce qui complique la réception , le filtrage des calculs, etc..Plus la vitesse est grande , plus l’ « acquisition » et le « filtrage » sont difficiles. Les petits récepteurs pas chers sont limités à quelques cent Km/h
Encore des problèmes cachés qui compliquent :L’ « acquisition » et le « filtrage ». On rentre là dans la conception des récepteurs, qui doivent reconnaître et mesurer l’instant des codes de chaque satellites, au milieu de bruit radio, d’écarts de fréquences et de vitesses…ils utilisent pour cela des boucles de poursuite à verrouillage de phase, en multipliant le signal GPS par chaque code possible de satellite, ce qui déconvolutionne le code et donc…Je continue ? ? ?
 Tout cela se fait dans un ou deux boitiers logiques genre microprocesseurs, qui sont fabriqués par 2 ou 3 fournisseurs dans le monde (donc le point d’un Garmin et d’un MLR, d’un plastimo, c’est pareil ! il vient des mêmes calculs !)  On arrive enfin à votre petite boite noire (ou rose) !
initiation au gpsLe « récepteur »
Se souvenir que ce n'est qu'un récepteur qui mesure les distances à ces balises mobiles (les satellites) , avec un petit calculateur qui en déduit ou on est sur un globe "théorique", sa fonction fondamentale est donc de donner la position en latitude et longitude sur ce globe, et d’estimer la précision probable.

Comme les microprocesseurs ne coutent pas cher, on peut ajouter dans le récepteur des tas de gadgets , mais ce ne sont que des aides : Calcul de vitesse et cap, navigation vers des waypoint, enregistrement de la route vraie, heure d’arrivée prévue, température de l’eau ,etc…Ce sont des fonctions de navigation, ajoutées à la fonction de base du GPS: donner le point géographique
 
photo: le dernier Garmin 76 portable intégre une petite cartographie


initiation au gpsLes « navigateur »
La frontière entre un « récepteur » et un « navigateur » est floue, car les récepteurs de base contiennent de plus en plus de fonctions navigation, y compris parfois une cartographie digitale.

Les "navigateurs" du commerce permettent en général d'afficher des cartographies, d'origine SHOM ou propriétaires (C-Map), et donc de multiplier la convivialité de la navigation, surtout en mode graphique. Ils contiennent en général un récepteur GPS, et avec des interfaces spéciaux ou standards (NMEA) ils permettent de connecter d'autres capteurs de navigation (LoranC, loch, compas, etc..)

Il n'y a aucune limite à la complexité des fonctions , sauf votre budget:
répétiteurs , affichage radar additionnel, affichage sondeur, girouette, branchement sur pilote. A partir d'un certain prix et d'accumulation de fonctions, on les appelle en général "centrales de navigation"
 
photo: le Raytheon "raychart" à 6000f environ

mode d'emploi d'un récepteur courant

initiation au gpsCette page explique un peu le mode d’emploi d’un récepteur courant , en l’occurrence mon Garmin 38, dont les fonctions sont classiques. Malgré la notice assez bien faite, j’ai mis quelques temps à éviter les petits pièges dans son usage concret.

Comme beaucoup de portables, il est aussi destiné à la randonnée, et même à l’aviation légère, il faut donc trier un peu dans l’emploi en plaisance.

L’alimentation
Les GPS portables consomment des piles de 1,5v à une vitesse folle : en bateau , on à en effet besoin de l’allumer pendant des heures voire des jours, contrairement à une ballade en montagne par exemple, et les piles ne tiennent qu’une dizaine d’heure. Il faut très vite brancher une alimentation externe, en général vendue en option, avec prise allume cigare.

La prise « allume-cigare » qui se détache toute seule, et prends l’eau, est totalement inadaptée au cockpit, à vous de bricoler quelque chose ..de même que le berceau de fixation prés de la barre. Un simple régulateur 8v (7808) avec deux condos tantale fait l’affaire.

La mise en route
A l’allumage, il passe en mode « acquisition des satellites » avec un écran qui montre une cible de tir au but ! « SEARCHING EPE »L’important c’est le graphe d’en bas, avec les barres de signal et leur couleur : On doit voir très vite une barre blanche assez haute (satellite reçu verrouillé) qui se remplit en noir dés que le premier « éphéméride » à été lu (satellite lu). A ce moment, ça va vite , car le récepteur sait quels satellites il doit chercher, leur code, et il met ses canaux dessus, et les barres noires se multiplient (photo page précédente)
 
Dés que 4 satellites sont reçus, Il  passe en écran courant de nav.(photo ci-dessus) ça prends normalement une minute ou deux.
Sinon, que peut-il arriver ? :

Comme il n’a qu’un nombre limité de canaux (il en faudrait une trentaine pour éviter ce problème) il ne peut trouver qu’un satellite parmi ceux qu’il attends (dont il a mis les codes dans ses canaux) . Il lui faut une information de la constellation en vue. C’est pourquoi il vous demande une position approximative (le pays en général). Si vous avez voyagé de plus de 1000km sans l’allumer, ou s’il a perdu toute mémoire d’heure et de lieu (en sortant de la boite..) Pas très malin, finalement, ce GPS : il demande une position pour vous donner la position ! Sans information, il va chercher tous les codes possibles les uns après les autres, et peut trouver, mais c’est long. Il peut aussi ne jamais trouver, car la constellation évolue en ¼ heure, éventuellement plus vite que sa recherche !

Il lui faut aussi bien sûr recevoir au moins 4 satellites pour faire le point. Donc si le lieu est mauvais (entre des falaises) ou l’antenne mal installée( le portable sur un banc de cockpit, ou dans la poche) c’est plus long, ou même impossible . Il affiche alors « message press page » et en appuyant sur « page » vous voyez « poor satellite coverage ». ce qui ne doit pas vous inciter à accuser les satellites , mais votre situation .En effet la constellation donne toujours 4 satellites en vue, mais ils sont parfois près de l’horizon.

Enfin, logiquement, la page « status » vous montre 4 et même souvent 8 satellite reçus et lus, et la précision du point indiquée de l’ordre de 50m en altitude et de 20m en position.

photo: la page fondamentale du "point GPS", vitesse, cap, coordonnées et heure

l'emploi en navigation

initiation au gpsLa page « position »
La page "position " apparait automatiquement dés que l'initialisation est achevée.
Elle montre (photo ci-dessus):

  •  En haut une sorte de compas tournant gradué en degrés, c’est le cap vrai (ou fond) , indiqué TRACK pour les non marins, avec la vitesse vraie (ou fond) indiqué simplement  SPEED
  • En dessous la distance parcourue TRIP, c’est votre loch en absolu , et l’altitude ALT peu intéressante pour nous
  • Enfin, la vraie fonction apparaît enfin : votre position géographique en LAT/LONG et degrés, minutes et milliémes de minutes. Cette précision pharamineuse (1/1000de minute soit 1 à 2m) ne doit pas vous émouvoir : lisez ensuite les questions et limitations sur la précision ! ce n’est qu’un affichage !
  • Dernière ligne très intéressante : le temps GPS ,(TIME) dont la précision est elle remarquable (n’oubliez pas les horloges atomiques des satellites) elle dérive moins d’une seconde par siècle ! attention c’est le TU ou GMT, avec une ou deux heures d’écart au temps vrai en France. De plus, le "temps GPS" différe de quelques secondes du temps universel, car il ne subit pas les recalages occasionnels d'une seconde (actuellement l'écart est de 13secondes) et la notice du Garmin ne dit pas quelle correction est faite...

    La page « navigation» graphique
    C’est ma préférée (photo à gauche), la plus utile, dés que vous avez rentré des « waypoint », elle montre selon diverses echelles, de 0,5milles plein écran à 240milles:
  • votre route passée enregistrée
  •  votre route actuelle (vitesse et cap)
  •  votre waypoint actuel (gisement et distance)
  •  ainsi que tous ceux qui sont dans l’echelle !

C’est l’outil quasi parfait pour barrer, corriger le pilote, repérer ce qu’on voit.
Dommage que l’écran n’aie qu’une centaine de pixels !

Les autres pages « navigation »
Vous voyez au choix:

  •  une page « COMPASS » avec une rose , votre route et votre but avec l’écart,
  • ou une page « HIGHWAY » qui donne en plus le temps restant d’ici au but (ETE : estimated time elapsed) et votre vitesse vraie en direction du but (VMG : velocity made good)

    Les novices adorent cette page « autoroute » et regardent en permanence ce maudit temps restant avant d’arriver au port !. Comme elle est basée sur un calcul de vitesse instantané, et que ce calcul de vitesse instantanée fluctue selon la précision des points , on voit le temps restant s’allonger ou se raccourcir ! horreur, et mal de mer probable…à n’utiliser qu’en voiture, ou au moteur a vitesse suffisante.

    La page « compas » est aussi à utiliser avec précautions, car CE N’EST PAS UN COMPAS ! un compas donne l’orientation du bateau même à l’arrêt, ici il faut aller au moins à 5 nds pour que cette rose aie une quelconque valeur.

 
photo: la page navigation graphique, la plus claire, hélas l'écran n'a que 100pixels!

les pages de gestion diverses

initiation au gpsAutre pages
Elles sont beaucoup plus spécifiques du modèle, et servent à modifier des paramètres (comme l’affichage en milles ou km..), entrer et changer des « waypoints »  déclencher des transferts par l’interface, , avec des gadgets annexes (lever et coucher de soleil, …)

Les « waypoint » ou « point de route »
C’est issu du vocabulaire aviation, et les marins s’y sont mis ! Ce n’est pas une fonction GPS, mais une fonction  de navigation : le point GPS se place au milieu d’autres points que vous entrez à votre gré, et qui peuvent servir :


  • D’amers remarquables en écran « nav graphique »
  • De but à atteindre (c’est la notion de « waypoint » étymologique), intermédiaire pour un virement, ou final (le ponton !)
  • De dangers à éviter (donc éviter de les mettre en « GOTO »)

 
Une première source de « waypoints » c’est le livre des feux du SHOM : en entrant toutes les bouées et feux remarquables de votre navigation, la page graphique devient beaucoup plus parlante.
Les autres sont à extraire de vos cartes, des points GPS passés, des guides nautiques.. en pensant toujours aux précisions :

  • Les feux du SHOM sont donnés à 1/10eme de mille
  • La carte est rarement parfaite, en tout cas votre point ne sera pas meilleur que le mm dessus
  • Les guides sont parfois faux !
  • Et surtout les datums des cartes varient ! nous y voilà !

 
Les « datums »
Ce mot barbare, entré dans les mœurs GPS, c’est simplement le décalage entre le point GPS, donné par principe en WGS84, et les divers systèmes géodésiques ou cartographiques.

Pour vous simplifier la vie, le récepteur vous propose d’afficher les points dans un système local, celui de votre carte en principe, et fait les corrections en conséquence. Il a pour cela en mémoire les écarts de tous les systèmes de cartes, depuis l’Européen courant jusqu’à celui du roi du Tonga !

Votre carte doit indiquer son système géodésique pour être utile en navigation précise. Sinon, utilisez le WGS84 par défaut, en sachant que les erreurs peuvent atteindre ½ mille parfois.
 
photo: la page individuelle d'un "waypoint" aprés introduction

la fonction MOB (man over board)

La fonction MOB, c'est l'  « homme à le mer »: Une fonction de sécurité vraiment utile : en appuyant sur une touche, on enregistre le point instantané, qui devient un « waypoint » de MOB, sur lequel on peut revenir automatiquement à 5m près ! Sur certains GPS fixe, cette fonction est activée par un contact externe, bouton dans le cockpit, sangle, etc..
 
Lisez soigneusement le mode d'emploi du MOB, car en cas de vrai besoin, vous n'aurez pas le temps de chercher la notice.
Un entrainement simple peut se faire avec un pare-battage lancé à la mer, mais le GPS n'est pas tout: le role de l'équipier , du barreur, est fondamental pour ne pas passer "sur" l'objet à récupérer, mais s'arrèter "tout contre". Commencez au moteur, car 9 fois sur 10, la manoeuvre moteur aprés affalage rapide est la plus efficace , puis apprenez la manoeuvre sous voile, plus délicate.
 
La fonction MOB n'est qu'une façon rapide d'introduire et refaire route sur un waypoint: on peut donc s'en servir pour d'autres usages, comme récupérer un mouillage qu'il a fallu abandonner en catastrophe, voire retrouver la bouteille de plongée lachée..

quelques réponses aux questions courantes

Cette page (FAQ : « frequently asked questions » comme on dit sur les pages anglosaxonnes) donne quelques réponses à des questions fréquentes, réponses que j’ avais fournies sur le forum STW, et enrichies pour cet article. Elles expliquent un peu  le mode d’emploi et les termes un peu barbares qu’affiche votre récepteur ou votre navigateur

Antenne intérieure ou extérieure ?
Dans un bateau métallique, la question ne se pose pas : seule l’antenne extérieure fonctionne. Il est inutile de l’installer très haut, car les satellites ne sont pas à l’horizon, contrairement a la VHF. Donc le balcon arrière, ou la première barre de flèche, là ou elle craint le moins les coups et ou le cable est facile à passer.
Si on est amené à raccourcir le cable livré, ou à le couper, il faut refaire des raccords en BNC très proprement, ce qui demande un peu d’expérience en cablage .

Fixe ou portable ?
Le fixe a un écran plus grand, il ne tombe pas par terre, il est à l’abris de l’eau, ne mange pas de piles plus vite que vous ne pouvez en acheter, mais le portable va dans la poche, affiche maintenant la carte, peut se changer de bateau.. alors ?
Pour moi si on a son propre bateau, c’est les deux ! un fixe avec des gros chiffres, éventuellement son répétiteur, antenne externe, c’est idéal, et un portable pas cher, si on est sur un autre bateau , si on va en annexe repérer une plongée. Avec les deux, sur une traversée, on est à l’abris de toute panne.

1, 4 ou 12 canaux ?  
ce n’est pas qu’un argument de vente, car les récepteurs à une voie doivent partager le temps entre les satellites , et mettent donc plus longtemps à les acquérir à la mise en route, ils sont un peu plus sensibles aux coupures de visibilité, reçoivent un peu moins bien dans le bateau . Ceci dit, la qualité du point et des mesures avec une antenne externe est strictement la même !

Brancher le GPS sur le pilote ?
Le branchement du GPS sur le pilote en remplacement du compas peut ètre très dangereux en cotière : en effet,  les erreurs possibles du système, les pertes de signal éventuelles, font que votre bateau risque de faire un virement de 90° au moment ou vous entrez dans le goulet du port, ce qui est fâcheux. Sans oublier les écarts de datums, ou de carte, toujours possibles.
Au large, cependant, le cap GPS à l’avantage de ne pas dépendre des déviations compas ou des courants,   et assure une nav plus précise.
Les vrais « calculateurs de navigation » sur les cargos, utilisent plusieurs capteurs de position et vitesse, compas, loch, GPS, LoranC, avec des filtres compliqués empêchant toute erreur grave.
L’ interface de branchement est toujours un casse-tête, sauf si on achète ensemble. Mais si votre pilote accepte le NMEA, et votre GPS le fournit, ça finira par marcher.

Utilité de l’altitude donnée par le GPS ?
l'"incertitude" d'altitude donnée par le GPS était de l'ordre de 200m maxi avant le cadeau du pentagone (suppression du SA), et maintenant plutôt de 50m. Mais l'"incertitude moyenne" est environ le quart (je ne parle pas de sigma ou d'écart type,ou de 99% de probabilité, pardon, les puristes!). On peut tout juste distinguer la haute mer et la basse mer à Granville, mais en montagne,ou en avion léger, il devient utilisable. L'"erreur" de zéro due au référentiel peut être beaucoup plus grande, et les cartes ne permettent pas de le corriger. A chacun de recaler le zéro sur un point connu (en montagne, le départ du parking)

milles et miles?
les GPS portables sont destinés aussi bien a la rando, a la plaisance, a la route, a l'ULM.. il peuvent donc afficher en mille nautique (1800m) et noeuds, en miles (mille terrestre anglosaxon:1600m)et en mph(mile per hour) ou en km et km/h
Attention donc a bien programmer votre afficheage.

GPS ou sextant ?
La réforme récente admet le remplacement du sextant et tables associées par un GPS ( ou 2)en 1ere catégorie.
Le budget est le même, et la sécurité meilleure: le sextant a plus de chances de tomber et de casser que les 2 GPS de tomber en panne simultanément. Même si le SA est rétabli, la précision de 100m est 20 fois meilleure que celle du sextant. Libre à chacun de garder la navigation astro "pour le fun".

Des multiples utilisation des WP’s
La fonction WP des GPS ne fait que gérer des points géographiques, et on peut s'en servir de multiples façons: Par exemple, avant la disponibilité des logiciels de carto "pas chers", je faisais une ligne de cote "à la main" en WP's , avec une sécurité (fonds de 5m par exemple), pendant les soirées d'hiver, et une fois transférée dans le GPS38, ça faisait une carto simpliste mais suffisante sur l'écran, y compris les noms d'amers et de feux.

Utiliser la fonction « autoroute » ?
La fonction "autoroute" est un gadget trompeur: sur une traversée, en cas d'écart, le réflexe du barreur novice est de "revenir sur la route" à tout prix: il est bien plus efficace de reprendre un nouveau cap corrigé.le but étant d'aller au plus court, et non pas de faire une belle ligne droite sur la carte!( mais attention à la « course du chien » prés des côtes !)

Les risques liés a la « course du chien »
On appelle en math « courbe du chien » la trajectoire d’un chien qui se dirige en permanence vers son maitre alors que celui-ci avance. Ce n’est pas le plus court chemin, bien sûr , et pourtant c’est ce qu’on fait en navigant à vue vers un but, avec une dérive inconnue (vent ou courant).
Ce recalage permanent du cap à suivre sur l’objectif, n’est applicable qu’au large et sans courant.. C’est tout a fait applicable en Méditerranée , au large et au moteur. De toute façon, dans cette merveilleuse baignoire, il est impossible de gérer la route en fonction du vent, on ne fait que le prendre comme il vient (quand il vient..). Je ne repartirais pas pour la Manche quand même. (aie! un forum houleux va s'installer entre les deux côtes!)

Et la fonction « compas » ?
Se méfier évidemment de la fonction "compas" totalement trompeuse, car même si elle affiche une sorte de compas sur l’écran, ce n'est en fait qu'un « vecteur vitesse » et elle n'a aucun sens si le bateau n'a pas une vitesse suffisante.
La fonction vitesse et cap vrai sont devenues trés utilisables à 5nds depuis l'abandon du SA, et permettent en liaison avec un bon compas et loch classique de vérifier la dérive, les courants, la déviation du compas, la précision du loch, etc (qu'il faudra bien utiliser quand le cable de l'antenne GPS sera arraché la nuit par une drisse vicieuse..)

Cap et vitesse GPS fluctuants
le cap "fond" et la vitesse "vraie" instantanée pouvaient étre complètement farfelus quand la précision était de 100m (avant suppression du SA): si on faisait moins de 2nds vrais (facile s'il y a du courant)l'affichage de vitesse "vraie"variait de 0 à 5nds, idem le cap "vrai"de 60°, et ça de temps en temps ou tout le temps, selon le nombre de satellites en vue et le code de dégradation introduit par le pentagone. Maintenant, c'est mieux, mais il y a toujours des fluctuations dues a la précision imparfait et parfois aux "indisponibilités" de quelques secondes ou minutes de temps en temps (géométrie, masquages d'antenne etc).et les erreurs de carte et réferentiel deviennent prépondérantes. mais c'est quand même un truc génial..


écart entre le compas , le loch et le GPS
le cap et la vitesse GPS (en moyennant les fluctuations aux petites vitesses)sont liés au "fond" et sans erreur possibles (le choix de datum n'a aucune importance)Une erreur de 5° ne peut etre due qu'à une dérive (au prés ou due au courant),ou à une déviation due au bateau.
J'exclue une erreur de calcul dans la bécane, qui serait vraiment impardonnable (mais?..)ou une vitesse trop faible (moins de 2nds), car dans ce cas, cap et vitesse vrais sont douteux, même depuis l'abandon du SA.
Pour s'en convaincre, suivre un cap gps exactement selon le cap théorique mesuré sur la carte : on arrive pile au but.

La précision des cartes
Pour les erreurs de datums, elles sont souvent inférieures aux erreurs de tracé de la carte elle même (voir certaines cartes du shom copiées d'un relevé espagnol de 1890!)Je ne fais confiance à 10m prés qu'aux WP que j'ai moi-même introduit ou vérifié sur place (exemple: caillou dans le mouillage). Sinon, 500m de securité sont un minimum dans les pays bien détaillés, plus d'un mille dans les coins paumés. Sur de nombreuses cartes la position des iles n'a que la précision du sextant, même en méditerranée.
En fin, sachez que tous les datums ne diffèrent que de 500m maximum : inutile de s’en inquiéter sur une traversée ! c’est  l’épaisseur du trait de votre grande routière..

La précision des bouées
les feux et bouées sont repérés dans le livre du shom à la précision du 1/10 de mille (donc erreur de +-90m systématique) quand aux bouées d'aterrissage, leur déplacement du aux courants est de l'ordre de la profondeur, si elles n'ont pas bougé.
on peut quand même signaler une erreur de position de 500m pour une bouée, avec une sonde de 100m,( sans se casser la tête avec les "datums" gps!)

la précision ultime
En utilisant correctement le gps , les cartes et les corrections, on arrive (aux bouées balladeuses prés) à la précision ultime du système.
Ces erreurs étant aléatoires autour d'une moyenne, il faut distinguer l'erreur moyenne, l'écart type, et l'erreur maxi:

  • l'erreur maxi est paradoxalement illimitée: une erreur de logiciel ou humaine dans un centre de controle ou un bug dans votre récepteur peut de temps en temps afficher un résultat aberrant! (avez vous vérifié en passant l'équateur le 31 decembre 2000 à minuit?)
  • on utilise en général l'erreur à 95% de probabilité comme chiffre commercial d'"erreur maxi" égale à deux écarts type.( Cependant pour naviguer dans des chenaux dangereux, une telle probabilité est insufffisante!) C'est ce qu'affichent la plupart des récepteurs en page "status", et ce sont les chiffres cités ici: (20m absolu)

 
Enfin, depuis la suppression du SA, beaucoup confondent la précision absolue du systeme gps (par rapport au WGS84) de l'ordre de 20m, avec la variation relative,  qui s'enregistre par exemple autour d'un point fixe, proche de 10m. (Avant la suppression du SA, précision absolue et relative étaient trés proches , car noyées dans le brouillage)
De plus même si l'erreur est au maximum de 30m, dans le WGS84, ce qu'on en fait derrière avec des logiciels additionnés douteux et des cartes (et les erreurs de manip) est totalement sous votre responsabilité.

qu'est-ce que le GDOP?
Le GDOP ou "geometric degradation of position" est un facteur multiplicatif appliqué a la précision. Il est du aux angles de vue des satellites utilisés, l'idéal étant d'avoir quatre satellites a angle droit. C'est le problème similaire au "chapeau" des anciens points en gonio: chapeau ecrasé, mauvais point!.
La précision nominale est donnée pour un gdop moyen, il peut doubler ou au contraire se réduire de moitié selon l'heure.
Si la visibilité du ciel n'est pas totale, le gdop se degrade, par exemple entre des falaises ou des immeubles, ou pire dans une coque métallique.
Il existe des petits programmes simples permettant de prédire le gdop, et donc de choisir le meilleur moment pour faire un point précis. Les recepteurs des géomètres utilisent ce critère, ainsi que des filtrages , pour obtenir des points a 1m prés (mais ils ne sont pas pressés!).

Le GPS peut-il être brouillé ?
Ne soyons pas paranos, Bill et ses copains font surtout du business avant de faire la guerre, et soignent leurs électeurs: il y a des millions d'utilisateurs gps aux US qui profitent aussi de l'abandon du SA, et qu'il est difficile de mécontenter impunément. (en effet le SA est global, car émis par les satellites, et ne peut etre rajouté localement pour nous em...er par exemple..)sauf conflit majeur.
Les brouillages locaux en cas de conflit sont toujours possibles, mais débordent peu (personne n'a remarqué en France le dernier brouillage en Serbie?)

WAAS et EGNOS
Le WAAS ou "Wide Area Augmentation System" est un complément au GPS , un peu comme le DGPS. Il a surtout été développé pour permettre la navigation aérienne par GPS, en supprimant les principaux risques du GPS:
Le WAAS prévient instantanément des anomalies GPS, pour passer en nav "secours"
Il fournit un signal de correction large zone (différentiel grossier)
il ajoute un signal compatible aux signaux GPS, pour améliorer la précision verticale (car le WAAS est monté sur des satellites géostationnaires)et diminuer le GDOP.
EGNOS est le composant Européen du système WAAS (il y a un autre composant Américain)
Aux dernières nouvelles, en utilisant toutes les possibilités du WAAS, on arrive a une précision deux fois meilleure (3m moyen)et surtout une fiabilité 10 fois meilleure, aux normes de la nav de l'aviation civile "en route". Mais encore insuffisant pour l'aterrissage sans visi.

Galileo
Galileo est un système totalement indépendant du GPS ou du WAAS. Il doit permettre des précisions améliorées, une sureté parfaite, une indépendance vis à vis des militaires américains,...mais son coût est dur a passer dans le budget européen. Les satellites d'essai sont en l'air, ça avance...

Le GPS est-il sûr ?
Pour nous, le GPS est une merveille, mais évitons la confiance absolue : Le systeme peut se planter 1mn, 1h ou 1 semaine, n'importe quand. (bug ou attentat sur un centre de contrôle, pannes de satellites etc..)Le dgps améliore un peu la fiabilité, mais en cas de tempète du siècle, les balises sont par terre, alors..
N'oublions pas non plus que les petits récepteurs pas chers que nous utilisons se plantent complètement au voisinage de certains radars puissants ou d'autres sources hyperfréquence (relais GSM..)..

Conclusion:

Le gps est une aide comme une autre (avec le LoranC,l'estime,le pifomètre etc..)qui ne peut être utilisée seule pour les applications de sécurité. La navigation dans le brouillard prés des caillous en est une, (comme l'aterrissage des avions, ou l'anticollision des trains.. ) Notre installation peut également tomber en panne (antenne arrachée, récepteur trempé, ou cassé suite à un choc..), et dans ce cas les moyens traditionnels doivent encore fonctionner.(en supposant qu’on sache encore s’en servir !)
On rit des plaisanciers novices qui louent un voilier et appellent le Cross après une panne de moteur par force 4, on verra peut-etre bientôt les mêmes appeler les secours quand leur GPS chéri sera en panne ?





Les derniers commentaires :

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stan
méthode positionnement carte
je viens de lire dans V&V une méthode très simple pour reporter un point GPS sur une carte : en entrant les coordonnées de la rose de la carte dans le GPS, il suffit ensuite pour se positionner d'une simple règle qui permet de reporter distance et cap par rapport à la rose;
je n'y avais jamais pensé, ça doit être plus rapide que de reporter langitude et latitude à chaque point
jeudi 17 mai 2007 15:54
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menhir
Michel, l'encyclopédie
a encore frappé. Respect !
lundi 30 avril 2007 18:53
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michel
article raffraichi
j'ai complété l'article avec des FAQ's souvent posées, et supprimé des infos obsoletes

si vous voyez des améliorations a faire, don't hesitate..
lundi 30 avril 2007 17:52
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un GPS qui serai le mieux!!!
bonjour tout le monde, j'aurai aimé avoir des avis sur des gps les plus pratiques et fiables!!!
Merci de bien vouloir me repondre
mardi 05 décembre 2006 23:14
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Mais VINCE
tu vois bien que tu t es trompé d adresse .....il n y a que des non inscrits ...hi hi hi hi .Les vrais ils font leur nav au sextant eux .hi hi hi :coucou:
samedi 04 mars 2006 16:54
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