Technologie GNSS vs GPS : Connaître les principales différences

Le GNSS et le GPS travaillent de concert pour améliorer la précision et l'efficacité des systèmes de géolocalisation.

De nos jours, les systèmes de navigation sont devenus indispensables. Ces technologies sont largement utilisées dans divers secteurs d'activité afin d'obtenir des données plus précises.

Les technologies modernes de navigation ne se contentent pas de mesurer les distances et les angles avec une grande exactitude, elles exploitent également ces données de façon exclusive dans de nombreux domaines.

Les secteurs de la cartographie et du levé topographique font partie des premiers à avoir adopté la technologie GPS, reconnue pour sa précision, sa rapidité et son faible recours à la main-d'œuvre.

Le guidage des engins de chantier par des systèmes de contrôle au sol et des drones est devenu pratique courante pour les entreprises de terrassement, visant ainsi une plus grande efficacité et productivité.

Si la navigation par satellite était initialement destinée à des applications militaires, l'éventail de ses utilisations s'est considérablement élargi. Elle englobe désormais des domaines privés et publics tels que la construction, la recherche scientifique, et bien d'autres.

La plupart d'entre vous connaissent probablement le GPS, qui peut être d'une grande aide lors de l'exploration d'un nouvel endroit. Cependant, le terme GNSS est moins courant.

Cet article a pour objectif de vous familiariser avec le concept de GNSS et d'examiner les différences entre le GPS et le GNSS. Enfin, nous évaluerons lequel de ces systèmes est le plus adaptable, fiable et précis pour vos besoins spécifiques.

C'est parti!

Qu'est-ce que le GNSS ?

GNSS signifie Global Navigation Satellite System (Système mondial de navigation par satellite). Il s'agit d'un ensemble de systèmes satellitaires gérés par différents pays. Ces satellites émettent des signaux depuis l'espace, transmettant ainsi des données de synchronisation et de positionnement vers les récepteurs GNSS situés sur Terre. Ces récepteurs utilisent ensuite ces informations afin de déterminer votre position avec précision.

Les nombreux satellites qui orbitent autour de la Terre sont appelés constellations. Par conséquent, le terme GNSS désigne également ces constellations de satellites. Il trouve des applications dans les transports, les stations spatiales, le transport ferroviaire, le transport public, les routes, le transport maritime, l'aviation, et bien d'autres domaines.

La navigation, le positionnement et la synchronisation sont essentiels pour les levés topographiques, les interventions d'urgence, l'exploitation minière, l'agriculture de précision, la finance, l'application de la loi, la recherche scientifique, les télécommunications, etc. Les performances du GNSS peuvent être améliorées grâce à des systèmes régionaux de renforcement par satellite, tels que le service européen EGNOS.

Parmi les exemples de systèmes GNSS, on trouve le GPS NAVSTAR aux États-Unis, le système Galileo en Europe, le BeiDou Navigation Satellite System en Chine, et le GLONASS en Russie.

EGNOS contribue à améliorer la fiabilité et la précision des informations GPS en fournissant des données sur l'intégrité des signaux et en corrigeant les erreurs de mesure. L'efficacité réelle est évaluée selon quatre critères principaux :

• Précision : Il s'agit de l'écart entre les valeurs mesurées (vitesse, temps ou position) et les valeurs réelles.
• Continuité : Elle se réfère à la capacité d'un système à fonctionner sans interruption.
• Intégrité : Il s'agit de la capacité d'un système à fournir un niveau de confiance dans les données de positionnement, ainsi que des alertes en cas d'anomalie.
• Disponibilité : Il s'agit du pourcentage de temps pendant lequel un signal répond aux critères de précision, de continuité et d'intégrité.

La technologie GNSS nécessite au minimum quatre satellites afin de calculer votre position via des calculs de trilatération complexes. De nos jours, trois segments définissent les éléments constitutifs des satellites dans l'espace.

Voici les éléments essentiels de la technologie GNSS :

• Segment spatial : Ce segment concerne les constellations en orbite, situées entre 20 000 et 37 000 km au-dessus de la surface de la Terre.
• Segment de contrôle : Il s'agit du réseau de stations de téléchargement de données, de stations de surveillance et de stations de contrôle principales réparties à travers le monde.
• Segment utilisateur : Ce segment regroupe les équipements qui reçoivent les signaux des satellites et produisent une position en fonction de leur orbite et du temps.

Qu'est-ce que le GPS ?

Le Global Positioning System (GPS), ou système de positionnement global, est un système de radionavigation utilisé dans les airs, sur terre et en mer pour déterminer avec exactitude la position, la vitesse, l'heure, etc., quelles que soient les conditions météorologiques.

Le GPS a été développé initialement en 1978 comme prototype par le département de la Défense des États-Unis. Il est devenu pleinement opérationnel en 1993 avec une constellation complète de 24 satellites.

Le GPS est la propriété du gouvernement des États-Unis et est géré par l'US Space Force. Si le GPS profite aux responsables militaires, il bénéficie également aux utilisateurs commerciaux et civils du monde entier. Bien que les États-Unis aient créé et contrôlent le GPS, il est accessible à toute personne disposant d'un récepteur GPS.

Le GPS est une forme de technologie GNSS qui fournit des données de temps et de géolocalisation au récepteur GPS. Il ne requiert aucune action de l'utilisateur pour transmettre les données et fonctionne de manière flexible sur n'importe quel appareil disposant d'une bonne connexion internet.

Dans le secteur de la technologie, la progression de nouveaux concepts est une priorité. Les exigences accrues en termes de performances des systèmes existants entraînent donc la modernisation du GPS. Cette modernisation passe par la mise en place d'un système de contrôle opérationnel de nouvelle génération ainsi que de nouveaux satellites GPS de bloc IIIA.

Le GPS est constitué de trois parties : les satellites, les récepteurs et les stations au sol. Examinons de plus près les fonctions de chacun de ces éléments :

• Satellites : Ils agissent comme des étoiles au sein des constellations, émettant des signaux.
• Stations au sol : Elles utilisent le radar pour s'assurer que les satellites se trouvent à l'endroit prévu.
• Récepteur : Il s'agit d'un appareil, que l'on trouve par exemple dans les téléphones et les voitures, qui recherche constamment les signaux des satellites. Il permet également de déterminer la distance qui vous sépare de l'emplacement que vous souhaitez connaître.

GNSS vs GPS : fonctionnement

Comment fonctionne le GNSS ?

Si la conception et l'âge des différents systèmes GNSS varient, leur principe de fonctionnement reste similaire. Le satellite émet deux ondes en bande L, appelées L1 et L2. Ces ondes porteuses transmettent les données du satellite vers la Terre.

Les récepteurs GNSS sont composés de deux parties : une antenne et une unité de traitement. Le principe de fonctionnement de ces deux unités est simple : l'antenne reçoit les signaux des satellites, tandis que l'unité de traitement les détecte. Au minimum, quatre satellites sont nécessaires pour collecter les informations nécessaires à la détermination précise de la position.

Les satellites GNSS effectuent le tour de la Terre en 11 heures, 58 minutes et 2 secondes. Chaque satellite est capable d'émettre des signaux codés contenant un horodatage stable ainsi que des données relatives à l'orbite. Ces signaux renferment toutes les informations dont un récepteur a besoin pour calculer la position des satellites et ajuster en conséquence le positionnement afin de garantir une grande précision.

Le récepteur calcule la différence de temps entre la réception et l'émission du signal afin de déterminer la distance avec précision. Il fournit des résultats sous la forme de l'altitude, de la longitude et de la latitude.

Comment fonctionne le GPS ?

Le GPS fonctionne selon une technique de trilatération qui collecte les signaux des satellites afin de fournir des informations de localisation à l'utilisateur. Les satellites en orbite autour de la Terre envoient des signaux qui sont lus et interprétés par le dispositif lisible par GPS situé à proximité ou à la surface de la Terre.

Le dispositif GPS doit lire les signaux d'au moins quatre satellites pour une localisation précise. Chaque satellite effectue deux fois par jour le tour de la Terre et envoie un signal, un horaire et des paramètres orbitaux uniques.

Comme un dispositif GPS fournit des informations sur la distance par rapport au satellite, un seul satellite ne peut fournir une localisation précise.

À l'instar des constellations GNSS, le GPS est composé de trois segments : l'espace, le contrôle et l'utilisateur.

• Segment spatial : Ce segment est composé de plus de 30 satellites en orbite, gérés par l'US Space Force. Ces satellites peuvent diffuser des signaux radio afin de surveiller et contrôler les stations au sol.
• Segment de contrôle : Le segment de contrôle GPS est constitué de systèmes de sauvegarde, de plusieurs stations de surveillance, d'antennes au sol dédiées et d'un contrôle principal réparti à travers le monde. Il s'assure que les satellites GPS fonctionnent correctement et orbitent à la bonne position.
• Segment utilisateur : Ce segment regroupe toutes les personnes qui ont recours aux satellites GPS pour la mesure de la position, la navigation et la synchronisation.

GNSS vs GPS : avantages et limites

Avantages du GNSS

Maintenant que le concept du GNSS est clair, il est important de souligner que cette technologie s'appuie sur trois satellites ou plus de divers pays afin de fournir des informations fiables et précises. Voici quelques-uns des avantages du GNSS :

• Tous les systèmes de navigation mondiaux sont accessibles à tout moment. Si l'un d'entre eux présente une défaillance due à des conditions atmosphériques, un autre peut prendre le relais. Le GNSS offre ainsi une plus grande disponibilité et un accès plus large aux signaux pour les récepteurs.
• Vous obtiendrez des données de synchronisation exactes, qui peuvent être utilisées pour développer un réseau IoT de haute précision.
• En tant que constellation de satellites, elle améliore la solution de navigation, et donc le TTFF (Time to First Fix), c'est-à-dire le temps d'acquisition initiale du signal.
• Il permet d'économiser du temps et de l'argent grâce à la précision du positionnement fournie à votre appareil.
• Vous obtiendrez une connectivité ininterrompue dans tous les environnements, qu'il s'agisse de vastes forêts, de grottes, de zones à forte densité de population, etc.
• Les récepteurs GNSS suppriment automatiquement les satellites défectueux de la liste de navigation afin de vous fournir la meilleure solution possible.

Limites du GNSS

Voici certaines des limitations du GNSS :

• L'utilisation de systèmes GNSS nécessite le recours à des systèmes augmentés afin de garantir la précision de l'approche.
• La précision verticale est supérieure à 10 mètres.
• Des systèmes augmentés sont mis en place afin de répondre aux exigences en termes de disponibilité, de précision, de continuité et d'intégrité.
• Elle affecte les exploitants d'aéronefs, les pilotes, les services de la circulation aérienne, le personnel de réglementation, etc.
• La sécurité de la navigation dépend de la précision des bases de données.

Avantages du GPS

• Il est facile à utiliser.
• Il est peu coûteux.
• Il couvre 100 % de la surface terrestre.
• Grâce à sa précision, vous pouvez économiser du carburant.
• La technologie GPS vous permet de trouver des hôtels, des stations-service, des magasins, etc. à proximité.
• Elle peut être facilement intégrée à vos appareils.
• Elle vous fournit un système de suivi fiable.

Limites du GPS

• La puce GPS vide rapidement la batterie de votre appareil.
• Les signaux GPS ne peuvent pas traverser des murs solides, ce qui signifie que les utilisateurs ne peuvent pas utiliser cette technologie en intérieur ou sous l'eau.
• La précision dépend de la qualité du signal du satellite.
• La position varie lorsque le nombre de satellites est limité.
• En cas d'orages géomagnétiques ou d'autres conditions atmosphériques, vous ne pourrez pas accéder à la localisation.
• L'équipement de levé topographique nécessite une vue dégagée du ciel afin de recevoir les signaux.
• L'inexactitude peut parfois vous indiquer un autre chemin ou un emplacement incorrect.

GNSS vs GPS : applications

Applications du GNSS

La technologie GNSS a été développée initialement au XXe siècle pour aider le personnel militaire. Avec le temps, cette technologie a trouvé sa place dans de nombreuses applications :

• Dans le domaine de la fabrication, les automobiles sont équipées de systèmes GNSS qui affichent des cartes mobiles, l'emplacement, la direction, la vitesse, les restaurants à proximité, etc.
• Les systèmes de navigation aérienne font appel à un affichage cartographique mobile. Il est également connecté au pilote automatique pour la navigation en vol.
• Les navires et les bateaux utilisent le GNSS pour se repérer dans les océans, les mers et les lacs. Il est également utilisé dans les bateaux pour les engins autoguidés.
• Les engins lourds utilisés dans la construction, l'agriculture de précision, l'exploitation minière, etc. font appel à la technologie GNSS pour guider les machines.
• Les cyclistes utilisent le GNSS pour les randonnées et les courses.
• Les alpinistes, les piétons et les randonneurs utilisent cette technologie pour connaître leur position.
• La technologie GNSS est également mise à la disposition des malvoyants.
• Les engins spatiaux utilisent cette technologie comme outil de navigation.

Applications du GPS

Le GPS a de nombreuses applications à travers le monde. Examinons-en quelques-unes.

• L'industrie aéronautique utilise le GPS afin de fournir aux passagers et aux pilotes la position de l'avion en temps réel.
• Les industries maritimes proposent des applications de navigation précises aux capitaines de bateaux.
• Les agriculteurs utilisent des récepteurs GPS sur leur matériel agricole.
• Levés topographiques
• Applications militaires
• Services financiers
• Télécommunications
• Guidage des poids lourds
• Activités sociales
• Localisation des postes
• Recherche des points d'intérêt à proximité
• Chasse au trésor
• Voyages en solo

Etc.

GNSS vs GPS : différences

Nous connaissons tous le GPS comme un outil indispensable pour trouver un lieu, un restaurant, une adresse, etc. Vous pouvez même partager votre position actuelle, ou votre position en direct, avec d'autres personnes. Grâce au GPS, il est possible d'accéder à des informations de localisation, mais en cas d'interférence du signal, vous ne pourrez plus y accéder.

Le GNSS est un concept dont le fonctionnement est similaire à celui du GPS, mais qui offre un accès plus souple et plus fiable aux informations de localisation, même en cas d'interférence. Il comprend le GPS, Baidu, Galileo, GLONASS et d'autres systèmes de constellation. C'est pourquoi on l'appelle système international de satellites multi-constellations. On peut dire que le GNSS exploite plusieurs satellites GPS de différents pays pour naviguer vers une position précise.

Examinons les principales différences entre ces technologies en fonction de certains aspects.

Le GNSS fournit des données plus précises car il combine les informations de plusieurs satellites provenant de différents pays. Le GPS, quant à lui, est un fournisseur de données spécifique, contrôlé et géré par le gouvernement américain.

Conclusion

Le GPS est une forme de GNSS qui a été le premier système mondial de navigation par satellite. En général, le terme GPS est souvent employé pour désigner les systèmes de navigation par satellite. Les deux systèmes sont similaires en termes de fonctionnement, mais leur approche diffère.

Le GNSS et le GPS sont utilisés dans de nombreux domaines nécessitant des informations continues et précises en matière d'heure et de position, comme les transports, la navigation maritime, les communications mobiles, l'agriculture, l'athlétisme, etc.

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