GPS et localisation par satellites Aspects pratiques

GPS et localisation par
satellites
Thierry Dudok de Wit
Licence de Chimie-Physique 1ère année
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Aspects pratiques
Organisation de ce cours
4 séances de cours-TD
groupe A : le cours du mardi 24/10 aura lieu le mardi 7/11 à 8h00
1 séance de TP avec récepteur GPS
groupe A1 : mercredi 6/12 à 15h45 (pas d’électricité)
groupe A2 : lundi 4/12 à 13h00 (pas d’électricité)
groupe B3 : lundi 4/12 à 9h (à confirmer)
groupe B4 : lundi 4/12 à 15h45 (pas d’électricité)
groupe C5 : jeudi 7/12 à 15h45 (pas d’électricité)
groupe C6 : mercredi 6/12 à 9h00 (pas d’électricité)
groupe D7 : vendredi 8/12 à 13h00 (pas d’électricité)
groupe D8 : jeudi 7/12 à 13h00 (pas d’électricité)
contrôle écrit final (date à confirmer)

Aspects pratiques
Objectif
comprendre la physique associée à la localisation par satellites (divers
phénomènes de nature très différente)
évaluer des ordres de grandeur
! apprendre une liste de formules par coeur
pour me contacter
Thierry Dudok de Wit
Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement (campus CNRS)
courriel [email protected]
!site web http://lpce.cnrs-orleans.fr/~ddwit/gps/
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Le GPS permet de réaliser un vieux rêve : se repérer
exactement dans le temps et dans l’espace

Coordonnées géographiques
Les coordonnées géographiques d'un point M de la surface de la
Terre sont"
La longitude ! : angle orienté entre le
plan méridien origine et le plan méridien
contenant le point M.
Le méridien d’origine est celui de Greenwich.
La latitude " : angle orienté entre le
plan de l'équateur et la normale à
l'ellipsoïde passant par le point M.
La hauteur h : distance algébrique entre
le point M et l'ellipsoïde."
Un peu d’histoire
La détermination de la position absolue sur le globe a de tout temps
été une préoccupation majeure des navigateurs
La quantité la plus facile à mesurer est la latitude
Dès le XIIIème siècle, les navigateurs se sont servis d’astrolabes pour
se situer par rapport à l’étoile polaire
#
étoile
polaire

La latitude
Problèmes
l’étoile polaire n’est visible que dans
l’hémisphère nord (croix du sud)
plus on se rapproche de l’équateur,
plus la mesure est délicate
il faut le faire de nuit, avec un ciel dégagé...
étoile
polaire
La longitude
La longitude est une quantité plus difficile à estimer
Au début, on pensa pouvoir la déduire du champ magnétique
(XIVème)
On réalisa ensuite qu’elle pouvait s’obtenir à partir de la hauteur
du Soleil (d’astres) sur l’horizon, à condition de connaître l’heure
locale exacte
développement d’horloges précises (dès le XVIIème)
développement du sextant
sextants
chronomètre
du XVIIè siècle

La précision
Aujourd’hui, avec ces outils, dans le meilleur des cas les erreurs
de positionnement sont
mesure de l’angle : un écart de
1/60 sur l’angle mesuré avec le
sextant = 1 mile nautique (1852
m) en longitude
mesure du temps : un écart
de 1 minute sur le temps =
1 mile nautique (1852 m)
en longitude
ces erreurs finissent par
s’accumuler et peuvent donner
une vision déformée du monde
Le système LORAN C
Le système LORAN C,
initialement développé par les
USA vers 1950, est constitué
d’un réseau d’émetteurs radio
synchronisés qui émettent des
impulsions
La mesure de l’écart entre le
temps d’arrivée des impulsions
permet de se localiser avec
une précision < 400 m.
Ce dispositif cessera de
fonctionner en Europe en
janvier 2006