GPS

Un article de Wiki Vie Sauvage et Survie.

Ebauche Cet article est une ébauche à compléter, vous pouvez partager vos connaissances en le modifiant.

Sommaire 1 Qu'est-ce que le GPS ? 2 Intérêts et limites de l'utilisation d'un GPS 3 Comment fonctionne un GPS ? 4 Les différents types de GPS 5 Quelles sont les indications données par un GPS ? 6 Comment se servir d'un GPS ? 7 Accessoires 8 Critères de choix

Qu'est-ce que le GPS ?

Le GPS (Global Positioning System ou Géo Positionnement par Satellite) est un système créé et développé par l'armée américaine, permettant une localisation très précise sur la surface de la planète, grâce à l'utilisation de satellites et d'un récepteur adapté.

Intérêts et limites de l'utilisation d'un GPS

Le système GPS permet théoriquement, à tout instant, de connaître sa position sur la Terre, quels que soient le lieu, l'heure (jour ou nuit), la météo (pluie, brouillard, beau temps), la déclinaison magnétique et le magnétisme environnant. Il serait facile d'en conclure que c'est l'outil idéal et sans faille pour s'orienter... Eh bien non, il faut pour s'en servir à bon escient, connaître aussi ses limites.

Il faut, tout d'abord, savoir s'en servir. Ce qui est tout à fait impossible pour qui n'a pas déjà de bonnes notions d'orientation avec cartes et boussoles, et n'a pas patiemment appris son fonctionnement.

Ensuite le récepteur est un appareil électronique et donc soumis aux risques propres à ce type d’appareil : panne, chute, immersion, plus de batterie...

Enfin, il faut que l'appareil soit en vue d'une bonne partie du ciel afin de recevoir les signaux des satellites. Par conséquent, une occultation totale ou partielle (mur, falaise, couvert forestier trop dense, immeubles, toit...) de cette "vision" céleste peut entraîner une altération de la précision, voire une absence totale de réception et donc une perte de localisation.

En conclusion, le GPS est un outil incroyable et d'une efficacité jamais atteinte jusqu'à présent, mais dont l'utilisation est soumise à des règles précises qu'il est indispensable de connaître. Il est également fortement recommandé de conserver l'utilisation des traditionnelles cartes et boussoles.

Comment fonctionne un GPS ?

Il n'est, en aucun cas, indispensable de connaître le principe de fonctionnement détaillé d'un GPS mais quelques connaissances de bases sont utiles pour comprendre la suite.

• La constellation GPS :

La constellation comporte 24 satellites (21 actifs et 3 de secours) répartis autour de la planète. Les orbites des satellites, d'une durée de 12 h se situent entre 60° sud et 60° nord. Tous ces satellites gravitent à environ 20 000 km de la surface de la terre. Par ciel non occulté, un utilisateur peut donc recevoir les signaux de 5 à 8 satellites simultanément où qu'il se trouve sur le globe.

• Le principe de triangulation :

Chaque satellite comporte plusieurs horloges atomiques dont la précision est de l'ordre de 100 nanosecondes soit 0.000 000 1 seconde ! Chaque satellite envoie régulièrement un message par ondes radio donnant son identifiant, sa position et l'instant précis où le message à été envoyé. Par définition, le récepteur GPS reçoit le signal émis par tous les satellites en vue. Pour chacun des satellites, le GPS est donc capable de calculer qu'il se trouve à la surface virtuelle d'une sphère dont le centre est le satellite. Par comparaison des signaux des différents satellites, il est capable de déduire le rayon de chacune de ces sphères et donc de connaître sa position par triangulation. Il faut au GPS, au minimum les signaux de trois satellites, pour connaître sa position à la surface de la terre, quatre pour y ajouter l'altitude. Il est facile de comprendre que plus le GPS reçoit de satellites, plus sa précision augmente. La précision moyenne est de l'ordre d’une vingtaine de mètres et peut descendre jusqu’à moins de cinq mètres dans de très bonnes conditions. Il existe plusieurs systèmes terrestres et aériens permettant d'augmenter cette précision mais ils ne seront pas développés dans cet article.

Les différents types de GPS

Le marché du GPS est en pleine explosion et cet outil qui, au départ, était destiné à une utilisation militaire, se retrouve aujourd'hui dans bien des domaines d'application civils qui nous touchent au quotidien.

• Guidage routier : Qu'il fasse partie d'un pack intégré au véhicule ou acheté et installé séparément, c'est peut-être le domaine le plus florissant à notre époque. Associer un positionnement en temps réel à une cartographie numérisée permet effectivement de guider le conducteur jusqu'à une destination (adresse, point d'intérêt...), de lui signaler des points donnés sur son parcours (radars...) et même de recalculer son trajet en cas d'écart de route.

• Navigation maritime ou aérienne : C'est le premier domaine civil où le GPS a trouvé sa place. Il permet effectivement au navigateur de planifier sa route, puis de se laisser guider par le GPS tout en contrôlant les écarts possibles. De nombreuses alarmes sont disponibles pour alerter l'utilisateur. Le GPS peut être couplé à beaucoup d’appareils électroniques : ordinateur, lecteur de carte, sondeur, pilote automatique...

• Navigation terrestre : Très proche d'une utilisation maritime, le GPS peut également être utilisé pour se déplacer dans des milieux peu ou pas cartographiés où l'orientation est primordiale (rallyes, raids 4x4, repérages...)

• Sports de nature : Vol libre, VTT, randonnée pédestre, équestre, kayak, running... Ces appareils sont de plus en plus compacts et associés à d'autres fonctionnalités (compas, altimètre, montre, cardio-fréquencemètre, fond de cartes...). Ils permettent bien sûr l'orientation mais aussi des calculs de vitesse, dénivelés...

• GPS antenne : Ce sont des appareils qui ne comportent aucun affichage mais se contentent de récupérer les signaux, les interpréter et les codifier pour les transmettre ensuite à d'autres appareils type ordinateurs ou PDA. La transmission se fait par voie filaire (port série, USB) ou radio (Bluetooth) et les récepteurs sont équipés de logiciels qui interprètent les signaux pour les rendre utilisables à des fins identiques aux autres catégories (navigation, affichage de carte, guidage routier...)

Il existe bien sûr des appareils qui cumulent ces fonctionnalités et permettent une utilisation dans les différents milieux énoncés.

Étant donné le cadre de cet article, nous ne nous intéresserons qu'aux GPS destinés aux sports de nature.

Quelles sont les indications données par un GPS ?

• État des satellites :

C'est, en effet, la plus logique des informations qu'il puisse nous donner. C'est, en général, la première page qui apparaît lors de l'allumage du récepteur. Le GPS, cela a été expliqué, connaît l'identité de chacun des satellites qu'il reçoit, mais également un éphéméride et un almanach chargé au premier allumage. Il peut donc afficher, sous forme schématique, tous les satellites qu'il doit "voir", ceux qu'il voit réellement, la qualité du signal, et leur position dans le ciel par rapport à des cercles concentriques indiquant le zénith et l'horizon.

Il peut aussi vous dire si vous avez accès à des satellites de type EGNOS(Europe) ou WAAS(Amérique). Ces deux formats permettent de compenser les variations de position causées par les nuages ou autre problème météorologique. Ils offrent ainsi une précision maximale de 2 mètres comparativement à 10 sans eux par beau temps. Ils améliorent aussi de manière notable le positionnement par mauvais temps en assurant une précision pouvant aller aux environs de 6 à 9 mètres (à Montréal, Québec). La précision atteinte est cependant variable selon la latitude, le climat et le modèle de GPS.

• Les coordonnées :

Ce sont les données de base que l'on peut attendre d'un GPS. Elles symbolisent en 3 dimensions, la position sur la surface du globe. Elles sont constituées de la latitude sur un axe Nord-Sud, de la longitude sur un axe Est-Ouest et éventuellement de l'altitude. Les coordonnées géographiques ou UTM peuvent s'exprimer en différentes unités et le sont toujours par rapport à un système référentiel dit système géodésique. Le type de coordonnées et le système géodésique sont paramétrables sur tous les GPS du marché ; il est donc fondamental de régler son GPS sur des valeurs qui soient cohérentes avec celles des cartes utilisées. L'altitude est également disponible et sa précision est fonction du nombre de satellites reçus.

• La vitesse et la distance parcourue :

Puisque le GPS connaît notre position à chaque instant et qu'il est également capable de mesurer le temps qu'il s'écoule, il est capable de nous donner la vitesse de déplacement dans un plan. Il lui est également facile de calculer la distance parcourue.

• Le cap :

Lorsque le GPS est en déplacement, il peut donner le cap suivi et s'il connaît un cap théorique, il peut également calculer l'angle de dérive par rapport à ce cap.

• La distance à un point:

Si un waypoint a été préalablement indiqué au GPS, celui peut indiquer à quelle distance, à vol d'oiseau, celui-ci se trouve, et en fonction de la vitesse de l'instant, à quelle heure ce point sera atteint. Si le GPS est en mouvement, il est capable de savoir dans quelle direction le point est situé, et de donner son cap de relèvement.

• L'enregistrement du tracé :

Au fur et à mesure du déplacement du GPS, celui-ci a la possibilité d'enregistrer tous ses points de passage et donc de conserver une trace du parcours en mémoire, mais également à l'écran. Si l'utilisateur avait préalablement préparé une route, celle-ci est également affichée. Il est par conséquent facile de vérifier sa position et son écart par rapport au trajet planifié.

• Autres données :

En fonction du modèle de GPS, de son utilisation, et du paramétrage, il est possible d'afficher bien d'autres informations. Celles ci étant trop variées et n'étant pas indispensables pour la compréhension du GPS, elles ne seront pas abordées dans cet article.

Comment se servir d'un GPS ?

• Notions prérequises
  • S'orienter avec carte et boussole : La maîtrise d'un minimum de données d'orientation et cartographie comme l'orientation d'un carte par rapport au paysage, l'échelle, les coordonnées géographiques, le cap... est incontournable avant même d'utiliser son GPS.
  • Le mode d’emploi : Même si cela peut paraître fastidieux, mieux vaut passer un peu de temps sur son mode d'emploi que d'en perdre beaucoup sur le terrain.
  • Le lieu : Le GPS ne peut fonctionner qu'en plein air. Inutile par conséquent de se faire la main en intérieur.
  • Le paramétrage : Au premier démarrage, il est nécessaire, pour accélérer la procédure de localisation, de rentrer le lieu où se trouve le GPS. C'est, la plupart du temps, le pays qui est demandé. Ensuite, à chaque utilisation, il est indispensable de régler le type de coordonnées géographiques ou UTM et le système géodésique de manière cohérente avec la carte employée.
  • Les batteries : Comme tout appareil électronique, toujours vérifier l'état des batteries et si nécessaire, les changer ou emporter de quoi les recharger ou les remplacer.

• Utilisation du GPS seul : Le GPS n'est pas utilisé uniquement pour s'orienter. Il peut, au cours d'une balade, servir à marquer des points d'intérêts particuliers (champignons, sources, grottes, dangers...) sous forme de waypoints. Il peut également enregistrer la trace du parcours de manière à la stocker, ou à faire demi-tour et revenir sur ses pas.

• Utilisation du GPS avec une carte : Dans le cadre qui nous intéresse, les cartes employées sont souvent les topographiques, et entre autres, les cartes IGN au 1/25 000e. En consultant l'écran coordonnées d'un GPS, il est possible de connaître exactement sa position et de la reporter sur de telles cartes grâce au carroyage existant. À tout instant l'utilisateur, moyennant une petite gymnastique intellectuelle, sait où il se trouve sur la carte. Il est également possible de préparer son parcours au préalable, grâce à la manipulation inverse. L'utilisateur relève, sur sa carte papier, les coordonnées géographiques ou UTM des points de passage obligés de son parcours. Il les saisit ensuite sur son GPS, sous forme de waypoints, et peu constituer ainsi, une route à suivre. Il n'aura plus qu'à se laisser guider d'un point à l'autre par le GPS.

• Utilisation du GPS avec un logiciel : un logiciel de cartographie numérique est le compagnon idéal du GPS. Il permet de stocker des waypoints, des routes, des traces et des cartes. Il permet à l'utilisateur de préparer ses trajets par simples clicks sur un fond de carte, de charger sur le GPS ses waypoints, routes, et traces. Inversement, il peut récupérer du GPS les mêmes informations prises sur le terrain ou corrigées. Ses fonctionnalités sont nombreuses et complémentaires à celle du GPS.

• Vous voulez vous lancer ? Rien de plus facile : un peu d'entraînement à la manipulation en statique ; puis une première balade ; et s'est parti. Pour en savoir plus, rendez-vous sur la rubrique s'orienter

Accessoires

• Câbles de connexion PC/PDA : Ce sont les câbles, série ou USB, qui vont permettre la communication entre le GPS et un ordinateur ou un PDA. Cette communication rend possible des échanges de waypoints, routes, ou traces mais aussi, un affichage en temps réel sur un fond de carte.

• Câbles d'alimentation : Utiles lors d'une utilisation fixe, à domicile, ou dans un environnement motorisé (véhicule, bateau, avion) ces câbles permettent d'alimenter, ou même de recharger, le GPS sur secteur, ou sur alimentation 12V en continu.

• Supports : Ils existe de nombreux type de supports : ils sont conçus pour fixer le GPS à différentes surfaces et à des endroits très variés : ventouse pour pare-brise, étrier pour tableau de bord ou cockpit, étrier de guidon pour vélo/moto, clips de ceintures, pieds avec rotules pour fixation au sol...

• Logiciels: Les logiciels disponibles sur le marché sont nombreux et variés, certains sont livrés avec le GPS, d'autres sont gratuits et disponibles sur Internet, d'autres encore sont élaborés pour des utilisations spécifiques (vol, navigation maritime, raid 4x4, rando pédestre...). Ils nécessitent tous la disponibilité de ports de communication et de prises adéquates sur le GPS.

• Antennes extérieures : Connectées au GPS par une prise spécifique et un câble, elle permettent de déporter et d'améliorer la réception des satellites lorsque le GPS est peu ou pas exposé aux satellites. Elles sont généralement utilisées dans un véhicule ou un bateau.

• Antennes radiantes : Ce sont des relais constitués d'une antenne extérieure, d'un câble, et d'un ampli/émetteur. C'est une solution intermédiaire lorsque le GPS n'a pas de connexion possible avec une antenne extérieure.

• Cartes mémoire : Le GPS, pour rendre tous les services qu'on lui demande, a besoin de stocker des informations. Il dispose de mémoire interne mais certains modèles ont la possibilité de se voir ajouter des cartes mémoires amovibles. Ce sont, soit des modèles standard utilisés pour les appareils photos, PDA..., soit des modèles propriétaires.

• Housses, sacs... : dans ce domaine tout est possible.

Critères de choix

• Taille et qualité de l'écran : La tendance actuelle est de réduire l'encombrement des GPS, c'est certes louable, mais l'écran étant l'interface indispensable entre le GPS et l'utilisateur, veillez à ce que l'affichage soit de taille suffisante et que la visibilité, en plein soleil par exemple, soit effective. Ce sera toujours dans les conditions les plus difficiles que votre GPS vous sera utile. Un écran couleur est évidemment un plus confortable, mais ne change rien aux fonctionnalités de l'appareil.

• Connexion Série ou USB : Comme on l'a vu précédemment, l'utilisation d'un logiciel avec un GPS peut rendre de nombreux services. Il existe certains GPS d'entrée de gamme, qui sont dépourvus de cette possibilité. Attention donc, à ce détail... fondamental

• Capacité mémoire : Plus votre GPS pourra mémoriser de waypoints, routes et traces mieux ce sera un fois sur le terrain. Penser à comparer ces critères entre les différents modèles, les différences pouvant être importantes.

• Fonctionnalités : Les fonctionnalités de base, vues dans cet article, sont présentes sur la totalité des appareils de rando du marché. Certains de ces appareils vont bien sûr, plus loin : boussole, altimètre barométrique, affichage de cartes, radio... À vous de bien déterminer l'utilisation que vous comptez faire de votre GPS avant de vous décider.

• Disposition des touches : en fonction de l'utilisation que vous faites de votre GPS, les touches en façade ou sur le côté de l'appareil peuvent présenter un avantage ou un inconvénient. Il sera par exemple plus pratique d'avoir les touches en façade sur un guidon de VTT alors que des touches sur le côté conviendront mieux au randonneur pédestre. Pensez également à l'utilisation possible de gants.

• Autonomie : Il n'est rien de plus pénible que de trimballer des séries de piles lors d'une escapade en pleine nature. C'est pourtant bien souvent nécessaire. Pensez donc à vérifier l'autonomie ou la possibilité de charge de votre futur appareil.

• Prise antenne extérieure : Si vous comptez utiliser votre GPS également dans un véhicule, vérifiez qu'il soit possible de lui adjoindre une antenne extérieure qui lui apportera une bien meilleure réception. De même, une antenne orientable permettra à l'engin de fonctionner en toutes positions. Un plus quand on s'en sert pour tracer ou enregistrer une route sans le tenir à la main constamment. De plus, la réception de certains modèles est plutôt faible, et une simple foret peut suffire à perdre sa position, ce qui est gênant pour un engin qui sert à savoir où l'on se trouve ! Se renseigner avant d’acheter !

• Poids Taille : Suite à tous les critères précédents, il est facile de comprendre que la réduction de taille et de poids diminuera d'autant la lisibilité et la facilité d'utilisation du GPS. Restez vigilant à cet égard.

• Étanchéité : La plupart des appareils ont une bonne résistance à l'aspersion mais, en fonction de l'utilisation que vous souhaitez en faire (kayak par exemple), ce peut être un critère décisif.

• Accessoirisation possible : Les accessoires sont nombreux, vérifiez la compatibilité de votre appareil avec ceux qui vous intéressent.