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Systèmes d'augmentations GNSS : ABAS, SBAS et GBAS

par Thomas

Les systèmes GNSS actuels (GPS Navstar, GLONASS, GALILEO, Beidou...) permettent d'obtenir un niveau de précision de l'ordre du mètre, mais en l'état ils ne permettent pas de garantir la précision de la position calculée. Par exemple si un récepteur utilise les informations d'un satellite défectueux, la position calculée peut alors dévier de plusieurs Km de la position réelle. 

Le but d'un système d'augmentation est donc de garantir la précision de l'information et non d'augmenter la précision (même si c'est aussi un avantage de ces systèmes). Il existe actuellement trois moyen de parvenir à ce but:

Ces systèmes permettent de réaliser des approches basé sur des récepteur GNSS, plus flexible que les approches conventionnelles actuelles avec un niveau de fiabilité au moins égal, voir supérieur.

Airborne Based Augmentation System

 

Le système ABAS, signifiant Système d'Augmentation Aérien désigne la méthode par laquelle le récepteur GNSS lui même vérifie l'intégrité des informations qu'il reçoit. 

Le système ABAS le plus répandue est appelé RAIM (Receptor Autonomous Intregrity Monitoring), pour Surveillance Autonome de l'Intégrité par le Récepteur, il s'agit d'un algorithme inclut dans le programme du récepteur GNSS. C'est une fonction totalement autonome du récepteur GNSS, cela signifie qu'elle ne nécessite aucun autre équipement ou infrastructure par rapport à un récepteur qui n'en serait pas équipé. La contrepartie de cette simplicité est qu'elle n'améliore pas du tout la précision de la localisation.

Le principe est de comparer les informations reçu par les différent satellites afin de détecter si l'un d'eux envoie des informations erronées. Suivant le nombre de satellites en vue par le récepteur, il y a deux niveau 2 niveaux de protection de l’intégrité:

  • Avec 5 satellites, la RAIM permet de détecter qu'il y a une erreur dans un des signaux reçu mais n'as pas assez d’éléments pour déterminer quel satellite est en cause, néanmoins on peut avertir le pilote qu'il y a un problème de précision. Cette fonction est appelé FD (Fault Detection) pour Détection d'Erreur.
  • Avec 6 satellites, le récepteur est donc capable de croiser les différentes informations et de détecter quel satellite est défectueux, et donc de l'exclure du calcul de position, l'intégrité de la position est assurée. Cette fonction est appelé FDE (Fault Detection & Exclusion), pour Détection d'Erreur et Exclusion.

Pour récapituler:

Nombre de

Satellites

Fonction permise
3 Position 2D
4 Position 3D
5 FD
6 FDE

 

 Si le récepteur GNSS est connecté à un système barométrique certifié, alors il peut utiliser cette information pour diminuer de 1 le nombre de satellite nécessaire pour les fonctions RAIM, par exemple, dans ce cas, il ne faut que 5 satellites pour avoir la fonction FDE.  

La fonction RAIM permet notament d'effectuer des approches GPS avec minimas LNAV ou LNAV/VNAV.

Space Based Augmentation System

 

Le système SBAS, pour Système d'Augmentation Spatial, permet non seulement de garantir l'intégrité des informations mais ils permets d'aussi d'augmenter légèrement le niveau de précision en s'appuyant sur des informations en provenance de satellites géostationnaires, qui sont donc toujours visible pour un récepteur à un endroit donné.

C'est un système à l'échelle d'un pays voir d'un continent, de ce fait il était anciennement nommé WAAS (Wide Area Augmentation System), pour Système d'Augmentation à Grande Étendue. Maintenant "WAAS" désigne le système SBAS propre à l'Amérique du Nord, attention à la confusion. Chaque système SBAS appartenant à une région du monde a donc un nom qui lui est propre, comme EGNOS en Europe ou MSAS au Japon.

File:SBAS in the world.png

Afin d'éviter toute confusion de termes, précisons : "SBAS" se réfère donc à la technologie employé et EGNOS, WAAS, MSAS, GAGAN.... sont les noms donnés aux implémentation de cette technologie dans différentes parties du monde, chacune employant ses propres satellites géostationnaires.

 

Le système en lui même repose sur des stations au sol (environ 40 en Europe pour EGNOS) qui reçoive les signaux des satellites GNSS (GPS NAVSTAR, GLONASS, GALILEO...), or ces stations connaissent parfaitement leurs positions sur la terre et grâce à diverses méthode de calcul, elle arrivent à déduire les erreurs qui entachent les informations des satellites : erreur d'horloge, de propagation... ou tout simplement à détecter un satellite défectueux.

Ces informations sont transmissent à une station de contrôle centralisé qui en déduit un message de correction pour chaque satellite. Ce message est transmis aux satellites géostationnaires qui diffusent alors le message à tout les récepteur dans la zone de couverture. Un récepteur sait alors exactement et en continue à quelle erreur s'attendre de la part de chaque satellite qu'il utilise et il est donc capable de corriger ces erreurs. Si un satellite devait subitement cesser de fonctionner, alors de même, le récepteur en serait informé quasiment instantanément. 

Attention aux erreurs courante !

Les satellites géostationnaires des systèmes SBAS (WAAS, EGNOS...) ne sont pas les mêmes satellites qui composent les systèmes GNSS (Navstar, Galileo, Beidou...), ces derniers ne sont pas géostationnaires et sont beaucoup plus nombreux : 24 pour GPS Navstar contre 3 pour EGNOS. Néanmoins, , il est intéressant de noter qu'un récepteur peut utiliser un satellites EGNOS pour déterminer sa position car il émet dans la même bande de fréquence que les satellites de la constellation Navstar GPS mais l'inverse n'est pas vrai, c'est à dire qu'il ne peut pas utiliser un satellite Navstar pour obtenir les informations du système EGNOS car les satellites Navstar GPS ne diffusent pas les informations relevé par les stations EGNOS.

Il ne faut pas confondre, les installations au sol des systèmes GNSS et des systèmes SBAS, chacun de ces deux systèmes comprends des récepteur au sol et une station maître mais elle n'ont pas la même fonction. Par exemple les installations au sol du système GPS Navstar sont totalement indépendante des installations au sol du système EGNOS. Autre exemple, à l'échelle de l'Europe, EGNOS est totalement indépendant de Galileo ( qui est le système GNSS européen, c'est à dire la version européenne du système GPS Navstar.

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Commenter cet article

Andco 04/07/2020 13:12

Merci pour l'information.
Par contre les fautes d'orthographe, Mama mia !
Bon, je sais que c'est inhérent à cette époque mais j'ai toujours du mal....

Thomas 05/07/2020 13:08

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Thomas 04/07/2020 14:22

Si vous voulez me faire parvenir une version corrigée, je l'actualiserai.