Extraits d'un article de vulgarisation publié dans la revue Technologies Internationales,

 intitulé "GPS : un positionnement précis à la portée de tous" :

Le Global Positioning System :
Vers une technologie intégrée dans la vie quotidienne

Le système de positionnement satellitaire GPS est une technologie qui révolutionne de nombreux domaines d’activités industrielles et scientifiques. Le système est fiable, précis, disponible en tout lieu et à tout moment et simple d’emploi. De plus, son succès grandissant va de pair avec une baisse constante des prix des matériels. Le moment est donc rêvé pour s’interéresser au GPS, aux progrès et aux nouvelles opportunités ouvertes par cette technologie.
 

“Mesdames, messieurs, nous entamons notre descente, veuillez regagner vos sièges et attacher votre ceinture”. Voilà une phrase bien souvent entendue quelques minutes avant l’atterrissage d’un avion de ligne. Peu de temps après, l’avion se trouve en phase finale d’approche et descend régulièrement vers sa destination, parfaitement aligné avec la direction de la piste. Quelques minutes encore et l’avion est suffisamment proche du sol. Il se cabre légèrement juste avant de le toucher et aterrit. Rien d’extraordinaire pour les passagers, heureux d’arriver à bon port. Pourtant, cette approche finale et cet atterrissage ont été réalisés de manière entièrement automatique, sans l’intervention des pilotes, grâce à un système de guidage auquel sont asservies les commandes de l’avion… Et quel étonnant système de guidage : il s’agit en effet d’une technologie satellitaire, le Global Positioning System, ou GPS. Non, ceci n’est pas de la science-fiction. Ce dispositif est effectivement en place aux Etats Unis et complète les signaux de navigation classiques émis depuis le sol qui étaient le seul moyen jusqu’à présent d’atterrir dans des conditions de visibilité minimale. En France, Airbus Industries, en collaboration avec l’Aérospatiale, Sextant Avionique et le Service Technique de la Navigation Aérienne, teste ce système depuis octobre 1994. Il a d’ores et déjà prouvé son efficacité et son haut degré de fiabilité, assurant un positionnement de l’avion avec une précision verticale meilleure que 1 mètre.

Un positionnement disponible à tout moment et en tout lieu
Le GPS est un système de positionnement par satellites permettant de déterminer sa position, sa vitesse et sa direction de déplacement à tout moment et en tout lieu (voir encadré 1). Un rêve technologique il y a seulement 10 ans, une réalité depuis 1993, date à laquelle furent commercialisés les premiers récepteurs destinés aux particuliers. Le GPS a vite connu un grand succès auprès des marins, plaisanciers comme professionnels. Sa facilité d’emploi, sa précision et sa fiabilité surclassent en effet largement les systèmes de navigation classiques tels que Deccan, Loran-C, Satnav, etc. Une large gamme de matériel est actuellement disponible, adaptée à la plupart des besoins de positionnement et de navigation. Elle fournit une précision qui s’échelonne de la centaine de mètres à quelques millimètres suivant le type de récepteur et la technique utilisés (voir encadré 2).

Un rapport performances/coût adaptable à tous les besoins.
Quant aux prix, on trouve des récepteurs portables de la taille d’une calculette pour moins de 3000 francs. Ceux utilisés pour la navigation maritime, s’ils disposent de l’option “différentiel”, valent environ 10 000 francs. A l’autre extrémité de la gamme, on trouve des récepteurs de qualité géodésique, capables de fournir un positionnement au millimètre près, pour 150 000 francs. Un peu cher, il est vrai, mais ces mêmes récepteurs valaient le double il y a seulement quatre ans. Chaque application, suivant ses besoins en terme de précision, de rapidité d’accès au résultat (positionnement en temps réel ou en temps différé), et bien sûr de son budget, trouvera naturellement sa place dans la gamme offerte par le GPS.

Un système de positionnement militaire, détourné par l’économie civile
Le GPS est un système américain, militaire qui plus est. Il est cependant accessible à tout civil qui s’équipe d’un récepteur adéquat. Les leaders technologiques des récepteurs GPS sont bien sûr américains. Quelques entreprises étrangères, cependant, tel que le groupe français Sercel, se sont lancées dans la construction de récepteurs et la mise au point de solutions intégrées répondant à des applications spécifiques. Bien sûr, les militaires américains se réservent l’accès à la totalité des capacités du GPS, ainsi que le droit de dégrader tout ou partie du système. Par exemple en cas de conflit militaire qui les impliquerait. Actuellement, d’ailleurs, une partie seulement des capacités du GPS est accessible aux utilisateurs civils, limitant de fait la précision du positionnement absolu en temps réel à environ 100 mètres (alors que les militaires américains disposent d’une précision inférieure à 10 mètres). Cependant les applications civiles du GPS ont pris une telle ampleur et représentent un tel enjeu économique que la pression est forte pour que le système soit au moins maintenu dans son état actuel de performance, voire pour que la précision maximale soit rendue accessible aux utilisateurs civils. De plus, un système très similaire au GPS a été mis en place par la Russie, le GLONASS, qui commence à être opérationnel. La question d’empêcher l’accès au GPS aux nations ennemies perd de fait de son intérêt si un système concurrent existe. Conscient de l’importance de ces évolutions nouvelles, le vice-président américain Al Gore déclarait le 29 mars dernier que son gouvernement avait décidé “d’aider l’industrie naissante du GPS à atteindre un chiffre d’affaires de 8 milliards de dollars avant la fin de ce siècle”. Cette expansion fulgurante (le chiffre d’affaire actuel de l’industrie GPS aux Etats Unis est d’environ 2 milliards de dollars) s’accompagnerait d’environ 100 000 emplois nouveaux, on comprend donc le potentiel économique que représente le GPS.

Quelques applications au positionnement de véhicules
Une des premières applications pratique du GPS dépassant le simple positionnement a été mise en oeuvre sur l’aéroport de Chicago, un des plus encombrés des Etats Unis. Il ne s’agissait pas de permettre aux pilotes de se positionner en vol, comme on pourrait le croire, mais de permettre à la tour de contrôle de connaître à tout moment la position des avions au sol afin de gérer au mieux leurs déplacements, le séquençage des décollages et d’éviter les collisions, en particulier les jours de brouillard. Chaque avion est muni d’un récepteur GPS qui calcule sa position en permanence et la diffuse par radio à la tour de contôle. Dans la tour, un ordinateur reçoit ces positions et les affiche en temps réel sur écran, sur un fond cartographique représentant le plan de l’aéroport. Un «radar sans radar», en somme, qui permet aux controlleurs d’avoir toute l’information nécessaire résumée sur un simple écran.

Cette idée a depuis été reprise et adaptée à de nombreuses situations pour lesquelles il est nécessaire de suivre en permanence la position de véhicules depuis un poste de commande qui doit gérer au mieux leurs déplacements. Un exemple qui a fait la une de la presse récemment est celui des taxis de la ville de Nice. Chacun d’entre eux est équipé d’un GPS qui transmet sa position à un centre de contrôle. Efficacité accrue, mais aussi sécurité accrue. En mars dernier, un malfrat a eu la mauvaise idée d’y voler un taxi… équipé d’un GPS. S’il l’avait su, il aurait compris les maigres chances qu’il avait d’échapper à la police, informée en continu et en temps réel de son trajet !

De la même façon, la surveillance de vastes chantiers de travaux publics ou de carrières peut être grandement facilitée en équipant les engins de GPS, dont la position est transmise en temps réel vers l’ordinateur du chef de chantier. Ce dernier peut consulter en permanence l’état d’activité de son chantier, la disponibilité des engins, etc. Il peut réagir rapidement en cas de nécessité car il dispose de la totalité de l’information sous les yeux, réactualisée en continu, depuis son bureau. Parlons maintenant précision et stratégie de mesures. Ce type d’application nécessite typiquement une précision de l’ordre du mètre. Les récepteurs à utiliser pourront être de type monofréquence, mais devront mesurer la phase du signal (voir encadré 2). La stratégie la mieux adaptée, pour le moindre coût, est d’équiper le chantier avec un récepteur GPS de référence en poste fixe qui émet des corrections différentielles vers les récepteurs situés sur les engins mobiles. Ces derniers calculent leur position en continu et la transmettent par radio vers le centre de contrôle.

Enfin, le GPS couplé aux cartes topographiques et routières numérisées permet d’ores et déjà le guidage de véhicules. Cette technologie est en grand développement au Japon (voir article paru dans Technologies Internationales d’avril 1995) et commence à apparaître en France.

GPS, cartographie numérique et SIG
Pour les géometres et topographes, dont le travail est surtout la réalisation de cartes, le GPS devient un outil incontournable. Les méthodes classiques de positionnement par visées au théodolite sont certes aussi précises que le GPS, mais ce dernier offre une performance toujours suffisante pour un confort et une rapidité d’utilisation inégalées. Les points mesurés, par exemple, n’ont pas besoin d’etre intervisibles. En plaçant un récepteur en poste fixe au milieu d’un terrain à cartographier, une seule personne, équipée d’un second récepteur, peut positionner plusieurs dizaines de points en une journée. Une carte précise des zones inondables dans une plaine alluviale, la reprise d’un cadastre municipal, la délimitation d’un terrain deviennent des tâches réalisables rapidement, précisément, et avec une main d’oeuvre réduite. Les logiciels de traitement des données sont suffisamment conviviaux et simple d’emploi pour permettre au géomètre de traiter en une heure ou deux les données recueillies en une journée entière de mesures de terrain. Un résultat fiable et précis peut être livré au client le jour même.

De plus, le résultat d’une campagne de cartographie par GPS est numérique, donc intégrable directement dans un ordinateur par un logiciel de type “système d’information géographique”, ou SIG. En entrant dans un SIG des données cartographiques concernant une région (topographie, tracé de routes, délimitation de cadastre, distribution du couvert végétal, etc.), on peut à loisir superposer le tracé des routes à la carte des zones inondables et évaluer l’impact d’une crue, superposer une carte des zones habitées avec celle des risques de feux de forêt, etc. Par ailleurs, la donnée cartographique de base étant de plus en plus souvent l’image satellitaire, le GPS a autre atout ici. Il permet en effet aisément de la “géoréférencer”, c’est-à-dire de la replacer de manière rigoureuse dans un système de représentation cartographique. Il suffit pour cela de positionner sur le terrain, par GPS, quelques sites bien repérés sur l’image satellitaire.

Vers une technologie intégrée dans la vie courante
La technologie GPS a fini de prouver sa fiabilité et sa précision. Le défi actuel n’est plus “comment faire” mais “quoi faire”. La place est à l’imagination et la mise en oeuvre d’applications nouvelles du GPS à des besoins et problèmes spécifiques. Pour lesquels, d’ailleurs, une grande précision du positionnement n’est pas nécessairement indispensable. On constate en effet que le marché du GPS est plus conduit par la chute des prix des matériels que par une demande en terme de précision seulement. Le GPS est de fait en passe de devenir un accessoire ordinaire de la vie courante, au même titre qu’une montre-bracelet. Preuve en est le concept de “Wide Area Differential GPS” qui commence à émerger aux Etats Unis : un réseau de 450 stations de référence va bientôt émettre des corrections différentielles sur la bande FM qui couvriront 90% du territoire nord américain. Un mètre de precision pour un abonnement annuel de 600 dollars, qui dit mieux ?