Le GPS Le GPS pour les pilotes pour les pilotes

de loisirsde loisirs

Par Thierry COUDERCPar Thierry COUDERCPrésident de la commission sécurité de la FFPLUMPrésident de la commission sécurité de la FFPLUM

Editorialiste du magazine Volez!Editorialiste du magazine Volez!

Le GPS Le GPS pour les pilotes pour les pilotes

de loisirsde loisirsSon principeSon principeSes performancesSes performancesSes limitationsSes limitationsSes règles pratiques Ses règles pratiques d’utilisationd’utilisation

Le GPS:qu’est ce que c’est ?Le GPS:qu’est ce que c’est ?

Le point de départ est une demande Le point de départ est une demande des militaires américains datant de des militaires américains datant de 1981, pour disposer d’un système de 1981, pour disposer d’un système de positionnement :positionnement :

-Précis ( à 300 pieds près)Précis ( à 300 pieds près)-Continu ( actualisant en permanence la Continu ( actualisant en permanence la position)position)-Global (utilisable partout dans le monde)Global (utilisable partout dans le monde)

Elle porte le nom de projet NavStar, Elle porte le nom de projet NavStar, car on se propose d’utiliser des car on se propose d’utiliser des satellites.satellites.

Il existe déjà à l’époque un système Il existe déjà à l’époque un système presquepresque global : global : le Transit. le Transit.

Mais il n’est ni Mais il n’est ni précisprécis, ni, ni continu continu. .

Il ne donne Il ne donne qu’une position toutes les 20 minutesqu’une position toutes les 20 minutes en moyenne, à environ en moyenne, à environ 2 Km près2 Km près. .

Son principe est calqué sur celui de la navigation Son principe est calqué sur celui de la navigation astronomique solaire : la réception de signaux astronomique solaire : la réception de signaux successifs émis par un satellite unique pour recaler successifs émis par un satellite unique pour recaler une estime.une estime.

Le Principe du GPS est différent :Le Principe du GPS est différent :

L’idée du projet NavStar est L’idée du projet NavStar est de se positionner non pas de se positionner non pas comme avec un sextant, comme avec un sextant, mais plutôt comme les mais plutôt comme les marins en vue des côtesmarins en vue des côtes

c’est à dire par rapport à c’est à dire par rapport à plusieurs balises que l’on plusieurs balises que l’on

voit en permanence.voit en permanence.

La position du récepteur

est à l’intersection

des trois sphères

Le principe est simple :

- On mesure la distance qui nous sépare d’un satellite qui émet vers nous sa position exacte en permanence.

- Cette mesure définit une sphère sur laquelle on se trouve

- En le faisant 3 fois, on a une position précise

La mise en œuvre est plus complexe :La mise en œuvre est plus complexe :

Chaque satelliteChaque satellite – – il y en a 26il y en a 26 - - émet enémet en permanence un signal codé qui peut permanence un signal codé qui peut grossièrement se décrire :grossièrement se décrire :

« je suis le satellite N° XX - au « je suis le satellite N° XX - au prochain top je serai à telle position prochain top je serai à telle position et il sera telle heure pour moi - TOP»et il sera telle heure pour moi - TOP»

La mesure de distance se fait en La mesure de distance se fait en chronométrantchronométrant le temps que met l’émission le temps que met l’émission d’un signal par le satellite pour être capté par d’un signal par le satellite pour être capté par l’utilisateur. l’utilisateur.

C’est pour cela que la réception d’un C’est pour cela que la réception d’un quatrième quatrième satellitesatellite est indispensable : pour servir de est indispensable : pour servir de référence chronométriqueréférence chronométrique à cette mesure de à cette mesure de temps.temps.

Pour résumer, le GPS doit donc :Pour résumer, le GPS doit donc :

- Connaître en permanence la position Connaître en permanence la position

exacte de chaque satelliteexacte de chaque satellite

- Avoir un calage horaire très précis et Avoir un calage horaire très précis et

commun avec les satellitescommun avec les satellites

- Mesurer des durées très courtes avec Mesurer des durées très courtes avec

précisionprécision

- Exploiter ces données plusieurs dizaines Exploiter ces données plusieurs dizaines

de fois par seconde pour calculer sa de fois par seconde pour calculer sa

position.position.

Grâce à la vulgarisation des Grâce à la vulgarisation des

horloges à quartz et aux progrès de horloges à quartz et aux progrès de

l’informatique, en 1982, il est l’informatique, en 1982, il est

désormais possible de réussir une désormais possible de réussir une

telle suite de calculs.telle suite de calculs.

Aujourd’hui, le GPS fait même bien Aujourd’hui, le GPS fait même bien plus que cela.plus que cela.

Les immenses possibilités de Les immenses possibilités de l’électronique lui permettent d’être un l’électronique lui permettent d’être un outil complet et polyvalent de outil complet et polyvalent de navigation :navigation :

- Il donne en permanence une position Il donne en permanence une position qui peut être précise à quelques qui peut être précise à quelques mètres près, mètres près,

- Il évalue de manière continue Il évalue de manière continue l’altitude l’altitude (mais pas aussi précisément (mais pas aussi précisément que les déplacement horizontaux : +/- que les déplacement horizontaux : +/- 150 à 250 pieds suivant la région),150 à 250 pieds suivant la région),

- Il a en mémoire une base de donnée Il a en mémoire une base de donnée géographique complète qui dépend géographique complète qui dépend de l’activité de l’activité (voiture avion, bateau..),(voiture avion, bateau..),

Le GPS est devenu un véritable Le GPS est devenu un véritable ordinateurordinateur

- il peut afficher la carte et la faire dérouler - il peut afficher la carte et la faire dérouler sous la trajectoiresous la trajectoire

- Il peut guider l’utilisateur suivant un trajet Il peut guider l’utilisateur suivant un trajet programméprogrammé

- Il peut alerter l’utilisateur à propos des Il peut alerter l’utilisateur à propos des zones traverséeszones traversées

- Il peut fournir des informations Il peut fournir des informations complémentaires complémentaires (statut des zones, limites (statut des zones, limites verticales, fréquences radio, verticales, fréquences radio, caractéristiques des pistes, par exemple)caractéristiques des pistes, par exemple)

Certains modèles peuvent même être à la Certains modèles peuvent même être à la fois routier, aéronautiques, maritimes ou fois routier, aéronautiques, maritimes ou randonneurs en montagne au gré de leur randonneurs en montagne au gré de leur propriétaire.propriétaire.

En démontrant ses performances En démontrant ses performances exceptionnelles, puis en se vulgarisant, exceptionnelles, puis en se vulgarisant,

le GPS a modifié la perception du le GPS a modifié la perception du positionnement et de la navigation au positionnement et de la navigation au

sein même de la société.sein même de la société.

1)1) L’opinion, les institutions, les pouvoirs publics … L’opinion, les institutions, les pouvoirs publics … admettent de plus en plus difficilement qu’il soit admettent de plus en plus difficilement qu’il soit possible de « ne pas savoir ou l’on est »possible de « ne pas savoir ou l’on est »

2)2) En aviation de loisir, il est si facile à exploiter qu’il En aviation de loisir, il est si facile à exploiter qu’il semble pouvoir décharger le pilote des tâches de semble pouvoir décharger le pilote des tâches de navigation en vol.navigation en vol.

C’est le principal danger du GPS. En dépit C’est le principal danger du GPS. En dépit de sa fiabilité et de sa précision, il faut de sa fiabilité et de sa précision, il faut garder à l’esprit qu’un tel appareil ne garder à l’esprit qu’un tel appareil ne peut être fiable à 100%.peut être fiable à 100%.

En outre, sa précision peut être mise en En outre, sa précision peut être mise en défaut.défaut.

Il faut avoir conscience que Il faut avoir conscience que le GPS a aussi des défautsle GPS a aussi des défauts

Certaines contraintes sont bien Certaines contraintes sont bien

connues connues

des utilisateurs:des utilisateurs:

- Le GPS a besoin d’un certain temps pour - Le GPS a besoin d’un certain temps pour s’initialiser. s’initialiser.

Pourquoi ?Pourquoi ?

-Il doit d’abord recevoir au moins 4 satellites en même temps,

-Il doit « télécharger » puis tenir à jour leurs éphémérides (leurs positions et déplacements),

-Il doit caler son horloge sur l’heure exacte du système GPS,

- Seulement alors, il peut commencer à calculer des positions et en déduire des déplacements.

Individuellement, chaque calcul n’est pas assez précis pour être exploité. Mais le système est capable de renouveler ce calcul très rapidement (jusqu’à plus de 200 fois par seconde), et d’en faire une «moyenne» qui peut devenir de plus en plus précise (principe du calcul par itérations)

-Le GPS doit être placé à bord en situation Le GPS doit être placé à bord en situation

de de

recevoir les signaux des satellites dans recevoir les signaux des satellites dans

toutes les configurations du vol :toutes les configurations du vol :

- en mouvementen mouvement

- en évolutionen évolution

- au cours des émissions radioau cours des émissions radio

- Si la série de calculs s’interrompt pour Si la série de calculs s’interrompt pour

une raison ou une autre, la réinitialisation une raison ou une autre, la réinitialisation

est nécessaire.est nécessaire.

* son aboutissement est d’autant plus long et délicat * son aboutissement est d’autant plus long et délicat

à réaliser que le GPS est en déplacement rapide (cas à réaliser que le GPS est en déplacement rapide (cas

général en vol)général en vol)

* si l’appareil doit manœuvrer continuellement * si l’appareil doit manœuvrer continuellement

pendant l’initialisation, le processus peut prendre pendant l’initialisation, le processus peut prendre

jusqu’à 10 minutes. jusqu’à 10 minutes.

* au pire, avec un GPS un peu ancien, elle peut ne pas * au pire, avec un GPS un peu ancien, elle peut ne pas

aboutir du tout !aboutir du tout !

-La continuité du calcul reste fragile : elle La continuité du calcul reste fragile : elle peut être interrompue par :peut être interrompue par :

* Une cause extérieure de mauvaise réception :* Une cause extérieure de mauvaise réception :

parasitage, orage, forte humidité,parasitage, orage, forte humidité,

* Une manœuvre au cours de laquelle la réception est * Une manœuvre au cours de laquelle la réception est

masquée par la cellule,masquée par la cellule,

* L’alignement conjoncturel des satellites qui empêche * L’alignement conjoncturel des satellites qui empêche

le calcul précis :le calcul précis :

C’est l’incertitude C’est l’incertitude

géométriquegéométrique . .

L’incertitude géométriqueL’incertitude géométrique

Le calcul de la position ne

converge pas vers une donnée

précise

Parce que les seuls satellites captés sont trop proches les uns des autres

Devenu assez rare grâce à l’augmentation du nombre de satellites que les récepteurs modernes peuvent gérer en même temps, ce phénomène ne dure pas mais peut susciter un recalage. Surtout, son apparition peut provoquer l’affichage d’une position fausse pendant plusieurs minutes.

C’est, avec le parasitage et la précision C’est, avec le parasitage et la précision aléatoire de la mesure en altitude, l’une des aléatoire de la mesure en altitude, l’une des raisons qui s’oppose à l’utilisation du GPS raisons qui s’oppose à l’utilisation du GPS comme référence exclusive pour le vol IFRcomme référence exclusive pour le vol IFR

Le GPS reste tout de même un outil très performant. Il Le GPS reste tout de même un outil très performant. Il serait dommage de ne pas en tirer parti pour le vol serait dommage de ne pas en tirer parti pour le vol et l’approche sans visibilité.et l’approche sans visibilité.

Mais pour ce faire, il doit être un modèle fixe, Mais pour ce faire, il doit être un modèle fixe, interconnecté avec d’autres moyens de navigation interconnecté avec d’autres moyens de navigation (centrale à inertie, ILS par exemple)(centrale à inertie, ILS par exemple)

On dit que les références de navigation doivent être On dit que les références de navigation doivent être hybridéeshybridées

Ainsi, aucun GPS portable ne peut être certifié.Ainsi, aucun GPS portable ne peut être certifié.

A aucun prix, le pilote de loisir ne A aucun prix, le pilote de loisir ne

doit imaginer que la possession doit imaginer que la possession

et la maîtrise d’un GPS peut lui et la maîtrise d’un GPS peut lui

permettre de reculer les limites permettre de reculer les limites

du vol VFR.du vol VFR.

Certaines autres lacunes et Certaines autres lacunes et limitations sont généralement limitations sont généralement

ignorées des usagers :ignorées des usagers :Exemple:Exemple: Le problème cartographique :Le problème cartographique :

Le GPS ne donne pas une position par Le GPS ne donne pas une position par rapport à des repères au sol. rapport à des repères au sol.

Il se place par rapport à des satellites sur Il se place par rapport à des satellites sur une grille qui est une définition une grille qui est une définition mathématique du globe terrestre : mathématique du globe terrestre :

la norme WGS 84.la norme WGS 84.

Il se peut qu’un obstacle, une Il se peut qu’un obstacle, une destination - ou même tout le destination - ou même tout le tracé d’une carte - soient tracé d’une carte - soient positionnés suivant une autre positionnés suivant une autre référence; or il en existe près de référence; or il en existe près de 200 !200 !

En plus, bien sûr, il y a des erreurs En plus, bien sûr, il y a des erreurs dans les bases de données des GPS dans les bases de données des GPS et aussi sur les carteset aussi sur les cartes

Si en France on en a relevé ponctuellement Si en France on en a relevé ponctuellement jusqu’àjusqu’à 450 m d’écart, 450 m d’écart, il y en a de plus il y en a de plus systématiques à l’étranger, et ce n’est pas systématiques à l’étranger, et ce n’est pas toujours proportionnel à la modernité des toujours proportionnel à la modernité des équipements des pays concernés. équipements des pays concernés.

MAIS LES ECARTS DE POSITION CONSTATES MAIS LES ECARTS DE POSITION CONSTATES NE SONT PAS TOUJOURS DES ERREURS !NE SONT PAS TOUJOURS DES ERREURS !

Les positions de certaine pays de l’Est, d’Asie Les positions de certaine pays de l’Est, d’Asie du Sud -Est ou d’Afrique sont entièrement du Sud -Est ou d’Afrique sont entièrement décalées,décalées, jusqu’à 7 Km parfois jusqu’à 7 Km parfois par rapport par rapport à WGS 84. à WGS 84.

Or leur cartographie est pourtant juste le plus Or leur cartographie est pourtant juste le plus souvent,souvent, mais sur d’autres références. mais sur d’autres références.

En France, la cartographie a été En France, la cartographie a été levée et dessinée par rapport aux levée et dessinée par rapport aux

références « Clarke » puis références « Clarke » puis «Europe 50» jusque au milieu des «Europe 50» jusque au milieu des

années 1980.années 1980. Les mesures n’ont pas été refaites systématiquement au Les mesures n’ont pas été refaites systématiquement au

moment du passage à la norme WGS 84moment du passage à la norme WGS 84

Sur le cartouche de la carte VFR région

Parisienne 2006On lit :

Ellipsoïde de Clarke(1880)

A savoir et à exploiter :A savoir et à exploiter :

La légende de chaque carte signale La légende de chaque carte signale presque toujours la référence presque toujours la référence utilisée.utilisée.

La majorité des GPS modernes peut La majorité des GPS modernes peut être programmée pour corriger ses être programmée pour corriger ses calculs en fonction d’une référence calculs en fonction d’une référence différente de la norme WGS 84différente de la norme WGS 84

Encore faut - il se poser la question !Encore faut - il se poser la question !

Le GPS en pratique :Le GPS en pratique :

1)1) Choisir son GPS en se posant les bonnes Choisir son GPS en se posant les bonnes questionsquestions

2)2) Apprendre à le manipuler sans Apprendre à le manipuler sans hésitation.hésitation.

3)3) Adopter les meilleurs réglagesAdopter les meilleurs réglages

1)1) Choisir son GPS en se posant les bonnes Choisir son GPS en se posant les bonnes questionsquestions

- Type d’activité ?Type d’activité ? Pilotage seulement ou polyvalent Pilotage seulement ou polyvalent (routier, randonnée …)(routier, randonnée …)

- Possibilité de le Possibilité de le brancher sur le circuit de bord brancher sur le circuit de bord ??

* à savoir : aucun GPS cartographique couleur n’a * à savoir : aucun GPS cartographique couleur n’a vraiment une autonomie confortable sur pilesvraiment une autonomie confortable sur piles

* donc s’il n’y a pas de prise, choisir un modèle à * donc s’il n’y a pas de prise, choisir un modèle à batterie intégrée, voire N & Bbatterie intégrée, voire N & B

-- Possibilité de Possibilité de fixer son support à bord de l’appareilfixer son support à bord de l’appareil ? ?

Sinon, choisir un modèle compact que l’on peut Sinon, choisir un modèle compact que l’on peut placer sur la planchette de cuisse ou garder placer sur la planchette de cuisse ou garder autour du cou autour du cou

2) Apprendre à le manipuler sans 2) Apprendre à le manipuler sans hésitation.hésitation.

Chaque fabricant adopte sa propre logique.

Il n’y a guère que l’étude précise du mode d’emploi pour apprendre à s’en servir.

3) Adopter les meilleurs réglages3) Adopter les meilleurs réglages

Quelques questions à se poser:Quelques questions à se poser:

- Le calcul de l’altitude est-il indispensable? Le calcul de l’altitude est-il indispensable?

Il faut savoir qu’il diminue les Il faut savoir qu’il diminue les

performances globales du récepteur, performances globales du récepteur,

surtout sur les GPS moins récents. surtout sur les GPS moins récents.

- Le rétro-éclairage est-il toujours en fonction Le rétro-éclairage est-il toujours en fonction

??

Pratique si le GPS est alimenté par le Pratique si le GPS est alimenté par le

circuit de bord, mais très défavorable à circuit de bord, mais très défavorable à

l’autonomie en cas d’utilisation des l’autonomie en cas d’utilisation des

piles.piles.

3) Adopter des affichages pratiques3) Adopter des affichages pratiques

L’affichage du maximum des L’affichage du maximum des donnéesdonnées est- il judicieux? est- il judicieux?

Un écran trop encombré Un écran trop encombré

est est inexploitableinexploitable en en

vol sans risque vol sans risque

d’erreurs !d’erreurs !

Exemple :Exemple :

ici, il y a probablement trop de données !

Là, le réglage des détails Là, le réglage des détails cartographiques est adapté à la cartographiques est adapté à la randonnées, sans doute randonnées, sans doute beaucoup beaucoup moins au pilotagemoins au pilotage

Sachant cela, comment utiliser avec Sachant cela, comment utiliser avec rigueur l’outil qu’est le GPS ?rigueur l’outil qu’est le GPS ?

- Utiliser un récepteur GPS raisonnablement Utiliser un récepteur GPS raisonnablement

récent.récent.- pour sa vitesse de calculpour sa vitesse de calcul- pour le grand nombre de satellites qu’il pour le grand nombre de satellites qu’il

peut exploiter en même tempspeut exploiter en même temps- pour sa bonne sensibilité de réceptionpour sa bonne sensibilité de réception- pour sa meilleure résistance aux pour sa meilleure résistance aux

parasitagesparasitages

- Prendre le temps d’apprendre à l’utiliser Prendre le temps d’apprendre à l’utiliser

AVANTAVANT de l’emmener en vol. de l’emmener en vol.- pour en maîtriser les réglagespour en maîtriser les réglages- pour le manipuler sans erreurpour le manipuler sans erreur- pour en appréhender les limitespour en appréhender les limites- pour savoir le mettre à jour et le pour savoir le mettre à jour et le

programmer.programmer.

Ne Ne jamaisjamais abandonner la abandonner la

navigation classiquenavigation classique- ni dans sa formationni dans sa formation- ni dans son ni dans son

entraînemententraînement- ni en cours de volni en cours de vol

Pour conclure :Pour conclure :

Profitez bien de votre GPS !Profitez bien de votre GPS !

MAISMAIS

Utilisez-le comme une aide,Utilisez-le comme une aide, pas comme la référence uniquepas comme la référence unique

Ne pas tirer argument de ses Ne pas tirer argument de ses possibilités pour être tenté de possibilités pour être tenté de

sortir du domaine VFRsortir du domaine VFR