Depuis son lancement, le GPS américain est en situation de quasi-monopole. D'où l'importance du projet européen Galileo, en cours de développement, qui devrait être opérationnel à l'horizon 2013.
Cet article a été rédigé par Jean-François Desessard.
Focus :
Beidou, le projet chinois
S'ils collaborent avec les Européens au développement de certaines parties de Galileo, les Chinois se sont lancés parallèlement dans la mise en place d'un système régional de navigation par satellite baptisé "Beidou", mais connu également sous le nom de "Compass Navigation Satellite System". Là encore, il s'agit de s'affranchir de la dépendance au GPS américain.
Actuellement composé de quatre satellites en orbite géostationnaire, ce système pourrait à terme constituer une constellation plus importante et être compatible avec GPS, GLONASS et Galileo.
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Au cours des dix dernières années, la navigation pas satellite a connu un développement extraordinaire, quasiment unique en son genre dans l'histoire des technologies, conquérant progressivement tous les secteurs, des transports aux loisirs en passant par les télécommunications et le tourisme. Seule ombre au tableau, pour l'essentiel ces applications reposent toujours sur le GPS, le système développé par le Department of Defense (DoD) des Etats-Unis dont on vient de fêter, en février dernier, le trentième anniversaire du lancement du premier satellite expérimental qui allait conduire à l'édification de cette constellation de 24 satellites, pleinement opérationnelle depuis 1995. D'où l'importance du lancement du satellite GIOVE-B, le 27 avril prochain, qui avec GIOVE-A, mis sur orbite dès 2005, va permettre de poursuivre la validation en orbite des technologies qui assureront le succès de Galileo, le système de navigation par satellite européen qui devrait être opérationnel à l'horizon 2013.
Le 1er janvier 2011, les radars au sol qui permettent d'effectuer le suivi de trajectoire lors d'un lancement de fusée aux Etats-Unis cesseront cette activité au profit du GPS. Ainsi en ont décidé les agences gouvernementales américaines chargées de la réglementation des lancements, suite aux recommandations d'un groupe de réflexion constitué de la Nasa, du NRO (National Reconnaissance Office) et de plusieurs départements de la Défense.
De la taille d'une boîte à chaussures, un système basé sur l'utilisation du GPS, conçu par Space Information Laboratories Inc., est d'ores et déjà qualifié pour être monté sur un lanceur. Toujours aux Etats-Unis, en Californie plus particulièrement, dans la baie de San Francisco, le California Center for Innovative Transportation (CCIT), le département d'ingénierie civile et environnementale de Berkeley, le département des transports de Californie (Caltrans) et Nokia viennent de réaliser une expérience prometteuse. Le 8 février dernier, sur une portion d'autoroute, le trafic autoroutier a en effet été surveillé à l'aide de téléphones GPS qui équipaient une centaine de véhicules.
Une technologie très diffusante
De leur côté, NTT DoCoMo, SoftBank et KDDI, les trois opérateurs mobile japonais, proposent depuis avril 2007 un service de localisation par GPS sur tous leurs téléphones portables 3G, l'objectif étant d'équiper la moitié des portables du GPS d'ici 2009 et 90% du parc de mobiles à l'horizon 2011.
Ailleurs, comme au Canada, le GPS est d'ores et déjà au service des personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer. Medical Intelligence, une entreprise québécoise a conçu en effet un bracelet, baptisé Colomba, grâce auquel ces patients peuvent être géolocalisés. En France, l'opérateur mobile Orange du groupe France Télécom commercialise cet appareil très utile depuis juin 2007. Progressivement, le GPS pénètre tous les secteurs, tous les milieux. Ainsi les vétérinaires en équipent les chevaux de course afin de disposer, lors des entraînements, d'un suivi en temps réel de certaines données comme la vitesse et le rythme cardiaque de ces animaux.
L'agriculture, elle-même, ne fait pas exception à ce déferlement du GPS dans tous les secteurs. Dès 2006, l'Institut des sciences agricoles et de protection des ressources de l'université Friedrich-Wilhelm de Bonn, en Allemagne, a procédé à des essais en plein champ d'une méthode d'optimisation de la fertilisation des sols par satellite. Installé à bord du tracteur, un GPS permet ainsi de déterminer à tout instant sa position et de libérer la quantité souhaitée d'engrais en fonction des informations issues de la cartographie par parcelles à fertiliser réalisée au préalable grâce aux données des rendements des années précédentes et au relevé d'échantillons du sol. Un bel exemple d'application qui montre que le GPS a également un rôle considérable à jouer en matière de développement durable.
GPS, en situation de quasi-monopole jusqu'à présent
Cela dit, si le positionnement par satellite est désormais un outil indispensable dans de multiples secteurs qui utilisent ses applications au quotidien, pour l'essentiel celles-ci reposent sur le système GPS, fruit d'un programme de recherche de l'armée américaine lancé dès les années 1960. Pour autant, ce n'est que depuis 1995 que cette constellation de 24 satellites, orbitant à 20 200 km d'altitude, est véritablement opérationnelle. Aujourd'hui, les 28 satellites en orbite sur 6 plan distincts de ce système, entré depuis dans sa seconde génération dite "GPS2", continuent de délivrer deux signaux, l'un ouvert, c'est-à-dire accessible à tous, l'autre, crypté, d'une plus grande précision, réservé aux utilisateurs agréés par le Pentagone. Au fil des années, les Américains n'ont cessé d'améliorer leur système et de le faire évoluer. Par exemple, des modifications des logiciels de traitement des signaux GPS, faites dans le cadre de la Legacy Accuracy Improvement Initiative (L-AII), ont permis d'améliorer la précision du système de 10 à 15% au cours de ces dernières années. Ainsi, en combinant les données collectées par les 14 stations de contrôle de la National Geospatial-intelligence Agency (NGA) et les 6 stations de contrôle du GPS, l'U.S. Air Force a réussi à doubler la quantité de données traitées par les stations sol.
Jusqu'à aujourd'hui, le GPS n'a été confronté à aucun rival. Certes, les Soviétiques ont lancé dès les années 1980 leur programme GLONASS, confié au Groupement science-production Rechetnev (NPO PM), leur objectif étant alors de développer leur propre système de positionnement par satellite, destiné tant aux usages militaires que civils, pour contrecarrer le projet américain. En décembre 1995, la constellation russe comptait 24 satellites. Mais avec le temps, et la nécessité de procéder au remplacement de ses satellites, effectué au ralenti, GLONASS n'a jamais pu prétendre rivaliser avec son concurrent américain. Actuellement, le système russe compte 16 satellites, dont les trois derniers ont été mis en orbite en décembre 2007, et couvrent moins de 60% de la superficie de la Russie. S'il est question de "réanimer" GLONASS, Sergueï Ivanov, le vice-premier ministre russe, chargé par le gouvernement de ce système de navigation, après avoir longtemps vanté les avantages de ce dernier l'a récemment critiqué, déclarant que le problème principal de GLONASS réside dans son incapacité à fournir l'ensemble des services attendus par les autorités et les clients potentiels. "La structure du groupement orbital ne garantit pas à 100% l'accès aux services du système GLONASS sur le territoire national et les caractéristiques de précision ne sont pas conformes aux exigences contemporaines", a-t-il affirmé. De son côté, Valeri Gartoung, membre du Comité de la Douma, qui est la chambre basse du Parlement russe, estime qu'il "est évident que le GPS est meilleur et moins cher que le GLONASS", dont l'utilisation, toujours selon lui, n'est justifiée qu'à des fins militaires.
Dans ce contexte, seul le projet européen Galileo semble pouvoir se positionner comme un sérieux concurrent du GPS. D'où l'annonce des Américains du développement d'une nouvelle génération d'instruments de positionnement par satellite encore plus performants qui va permettre l'émergence du GPS 3. Composé d'une constellation de 32 satellites, dont la première série de lancement est prévue fin 2013, le GPS 3 sera doté notamment d'une transmission plus puissante, d'un signal de positionnement de meilleure qualité, d'une plus grande résistance aux brouillages et d'une capacité de localisation encore plus précise. Le Pentagone prévoit que les entreprises réalisant tout récepteur GPS pour des applications civiles du type systèmes de transports publics ou maritimes disposeront d'un accès gratuit. Rappelons par ailleurs que le Defense Science Board (DSB), dans un rapport publié en 2005 qui proposait au Department of Defense (DoD) un certain nombre de recommandations pour le GPS 3, décrivait Galileo comme "potentiellement équivalent ou compétiteur du GPS" et appelait à promouvoir l'interopérabilité des deux systèmes pour les applications civiles. Depuis, un "Monsieur GPS", de l'U.S. Air Force, est en poste à Paris. Sans doute la preuve que Galileo est désormais un rival sérieux aux yeux des Américains. (voir "Beidou, le projet chinois" ci-contre)
Galileo, la réponse européenne aux américains
Le 27 avril prochain, tous les regards des acteurs du projet européen Galileo convergeront vers la base de lancement de Baïkonour, dans le Kazakhstan. Il s'agira alors pour le satellite GIOVE-B d'aller rejoindre GIOVE-A, lancé pour sa part en 2005, sur une orbite à 23.000 km d'altitude, très stable, mais qui n'a quasiment jamais été utilisée. Aussi l'une des missions des satellites GIOVE est-il de mieux connaître l'environnement spécifique de cette orbite, en particulier au niveau radioélectrique, et de découvrir d'éventuelles contraintes. C'est à partir des connaissances acquises lors de cette première phase d'apprentissage et de tests sur orbite des nouvelles technologies développées dans le cadre de ce projet que sera prise la décision de fabriquer les quatre satellites qui constitueront une mini-constellation. Commencera alors à l'horizon 2010 la phase de validation sur orbite. Autrement dit, il faudra passer de la théorie à la pratique en apportant la preuve que l'ensemble du système composé de cette mini-constellation et du réseau au sol fonctionne tel que l'ont imaginé les ingénieurs. Ce n'est qu'après cette phase que la fabrication de la série des 26 autres satellites pourra être lancée, la constellation de 30 satellites étant attendue, selon les dernières résolutions de la Commission européenne, à l'horizon 2013.
Une fois opérationnel, Galileo proposera cinq niveaux de services. Le premier sera l'équivalent du signal en accès libre fourni actuellement par le GPS. Le second, un service commercial, permettra par exemple d'assurer le suivi des coureurs du Tour de France cycliste mais également d'apporter une aide aux personnes non-voyantes, ce projet ayant déjà fait l'objet de premiers tests. Le troisième service disponible via Galileo sera destiné aux transports aériens et maritimes ainsi qu'au transport de matières dangereuses. Pour sa part, le quatrième niveau de service sera orienté vers la recherche et le sauvetage de personnes. Certes, des systèmes de localisation comme Sarsat-Cospas permettent déjà d'assurer ce type de mission. Toutefois, Galileo offrira une plus grande précision, d'où une rapidité accrue des secours. Enfin, le cinquième et dernier niveau de service sera mis à la disposition des gouvernements de chaque pays membre de l'Union européenne. Le signal pourrait être alors utilisé par certains services de la police ou de l'armée. (voir "Des systèmes régionaux, compléments du GPS" en fin d'article).
Ainsi, avec Galileo, l'Union européenne ne dépendra plus durablement d'un système militaire américain jusqu'ici en situation de quasi-monopole dans un domaine économiquement et stratégiquement aussi important. Une fois achevé, ce système de navigation par satellite permettra aussi à l'Europe de participer largement au déploiement de l'infrastructure mondiale du GNSS2, en particulier via l'interopérabilité de Galileo avec le GPS et de retirer une part significative des bénéfices économiques de cette technologie, qui représente un énorme marché, et dont beaucoup d'applications sont encore en gestation.
Le point sur :
Des systèmes régionaux, compléments du GPS
Aujourd'hui, l'utilisateur qui reçoit des signaux du GPS - il en est de même pour GLONASS - ne dispose d aucune information quant à leur degré de fiabilité. Or un signal peut être erroné pour toutes sortes de raisons (défaut technique du système, leurrage, etc.). C'est dans ce contexte qu ont été développés trois systèmes régionaux : WAAS (Wide Area Augmentation System) en Amérique du Nord sous la responsabilité de l'Agence fédérale de l'aviation civile (FAA), le MSAS (Multifunctions Satellite Augmentation System) au Japon, et EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System) en Europe, développé sous l'égide de l'European Space Agency (ESA). Cette solution vise en fait à compléter le GPS par ces systèmes régionaux formés d une composante sol de surveillance et de l'élaboration d'un message spécifique réémis en direction des utilisateurs via une composante spatiale géostationnaire.
Pour en savoir plus :
Agence spatiale européenne (ESA) : - Didier Faivre, responsable des programmes de navigation à l'ESA - email : didier.faivre@esa.int - Dominique Detain, chargé de la communication du programme Galileo à l'ESA - email : dominique.detain@esa.int
