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LA NAVIGATION comment ça marche ?

Pour être capable de se déplacer d’un point A jusqu’à un point B il est nécessaire de savoir
tout d’abord dans quelle direction de déplacer et pendant combien de temps ou combien de mètres mais au préalable avoir déterminer avec précision :

• où on est
• où on va

Pour cela nous avons besoin d’un road book, d’un trip master (ICO/IMO), de cartes, d’une boussole et d’un GPS.

Utilisez un GPS n’interdit pas de réfléchir, de vérifier la route grâce à d’autres supports comme par exemple des cartes et le road book et de douter des informations communiquées !

GPS...

HISTORIQUE  :

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU NAVSTAR-GPS : 

Le principe est basé sur la connaissance très précise du temps mis par un signal radio pour parcourir la distance satellite-récepteur (l''unité de temps étant la nanoseconde : 1/1 000 000 000 de seconde). Puis par un calcul interne, cette durée est multipliée par la vitesse de propagation de la lumière dans le vide (299 792 458 mètres par seconde) pour obtenir une distance.

Il faut 3 satellites pour obtenir une position en 2 Dimensions.
Il faut 4 satellites pour obtenir une position en 3 Dimensions.

Enfin, le déplacement de l''utilisateur (ou du récepteur) est basé sur la mesure du taux de variation des distances mesurées. C''est donc l''effet DOPPLER affectant les signaux émis par les satellites qui est mesuré.

Cela signifie qu''à l''arrêt du véhicule :
PAS D''INDICATION de CAP ou alors tout à fait erronée.

Cette particularité se retrouve sur tous les récepteurs GPS. La vitesse minimale à partir de laquelle on peut obtenir valablement un Cap est de 0,2 noeuds soit 370 mètres par heure.

Pour obtenir une position en 2 Dimensions (Latitude et Longitude),
il faut un minimum de 3 satellites.
Aussi, dès la mise en route du GPS, il faudra attendre au moins :
3 x 30 s = 1 min 30 s
avant de voir une position VALABLE s''afficher à l''écran
QUELLE QUE SOIT la MARQUE du GPS.

PRÉCISION du SYSTÈME :

Situés au même endroit, tous les récepteurs civils, quels que soient la marque ou le modèle, donneront la même position puisqu''ils travaillent tous à partir des informations provenant des satellites. L''utilisateur (ou le récepteur) sont absolument passifs.

La précision va dépendre d''un certain nombre de coefficients statistiques concernant la géométrie des satellites, de l''heure des horloges, de la distance verticale, etc...

Actuellement, la précision générale pour les CIVILS est de :
Horizontale : 100 mètres 2D-RMS dans 95 % des cas.
Verticale : 157 mètres dans 95 % des cas.
Temps : 385 nanosecondes dans 95 % des cas.

POSSIBILITÉS OPÉRATIONNELLES DES RÉCEPTEURS GPS :

Il existe plus de 50 récepteurs GPS sur le marché et avant de réaliser un achat aussi important, il est bon de faire le tour général des possibilités opérationnelles parmi lesquelles on trouve :

A - le nombre de waypoints...
A l''origine, tous les GPS ont été conçus pour une utilisation essentiellement maritime. Pour de très longs parcours transocéaniques, en l''absence de courants marins et en supposant un vent constant en force et en direction, on ne suit jamais une ligne droite entre point de départ et point de destination,
 mais une courbe du fait de la rotondité de la Terre. Cette courbe, portion de grand cercle, est appelée ORTHODROMIE et représente la PLUS COURTE DISTANCE entre deux points quelconques. C''est à partir de cette donnée mathématique que fonctionnent les microprocesseurs de TOUS les GPS.

Mais l''orthodromie coupe les méridiens terrestres sous un angle chaque fois différent. Aussi, comme il ne peut être constamment en virage, le navigateur va jalonner sa route en définissant des positions (Latitude et Longitude) plus ou moins régulièrement espacées. Ce sont donc ces positions arbitrairement choisies que l''on appelle WAYPOINTS (WPT) ou encore POINTS TOURNANTS puisque, arrivant à chacune de ces positions, le navigateur va tourner de quelques degrés pour modifier plus ou moins sa route.

Ces WAYPOINTS (WPT) seront donc entrés en coordonnées et mis en mémoires pour leur sauvegarde en appuyant sur une touche particulière du clavier : ENTER ou SAVE selon le modèle de récepteur.

Sans se laisser impressionner par le chiffre annoncé, il est intéressant que le récepteur GPS offre le PLUS GRAND NOMBRE de WAYPOINTS pour les deux raisons suivantes :

• Cela permet une plus grande souplesse dans la "fabrication" du parcours et plus particulièrement pour une navigation terrestre. En effet, en fonction des difficultés du terrain, on pourra alors baliser le trajet avec des waypoints plus ou moins rapprochés les uns des autres. On ne peut fixer un ordre de grandeur. Chacun appréciera, à sa manière, ce paramètre d''espacement.

• La plupart des GPS offrent la possibilité d''enregistrer, dans des mémoires vacantes, les positions instantanées (en utilisant une touche particulière du clavier MOB = Man Over Board ou Homme à la mer). Cet enregistrement peut être utile pour la vérification et/ou restitution d''un trajet. Mais ceci se fera au détriment du nombre total offert de waypoints. Exemple, avec un maximum offert de 99 waypoints :
  • 65 WPT seront utilisés pour la "fabrication"du parcours.
  • les 34 mémoires restantes pourront servir à l''enregistrement des coordonnées instantanées de tel ou tel repère naturel rencontré au cours de l''étape ou de tel ou tel événement.

B - Le nombre de routes...
Certains GPS offrent également la possibilité de créer des routes parallèles ou d''orientations fort différentes les unes des autres librement choisies par le navigateur. Mais tout va dépendre du nombre total offert de waypoints : en aucun cas, on ne pourra dépasser les possibilités opérationnelles (nombre de mémoires) de l''équipement.

C - Le Set Up ou Initialisation...
Cette fonction permet d''établir le réglage initial du récepteur en sélectionnant certains paramètres essentiels de référence. Les 2 principaux paramètres sont les suivants :

1 - Unités de mesure...

• NM = Nautical Mile ou mille nautique = 1 852 mètres environ;
• SM = Statute Mile ou mile anglais = 1 609 mètres;
• KM = KiloMètre. Il est préférable d''utiliser cette unité pour avoir un ensemble cohérent avec compteur kilométrique et/ou TRIPMASTER ou TERRATRIP.

2 - Nord de référence...
La plupart des GPS autorisent le choix entre deux Nord :

Le Nord Magnétique (en anglais : Magnetic North). Grâce à la mise en mémoire, dans tous les satellites, de toutes les Déclinaisons magnétiques (Dm) mondiales qui seront automatiquement prises en compte, on peut obtenir des orientations (Caps, relèvements) magnétiques.
Les indications (Cap ou relèvement) seront alors accompagnées de la lettre M (Exemple : 137M).

Le Nord Géographique ou Nord Vrai (en anglais : True North). On a alors une vérification rapide du road-book ou de tout tracé sur cartes puisque les orientations sont VRAIES.
L''utilisation de ce nord de référence présente l''avantage de pouvoir reporter directement sur les cartes les orientations VRAIES (Routes et/ou Relèvements) délivrés par le GPS sans avoir à appliquer la fameuse formule de transformation.
Les orientations (Cap ou relèvement) seront alors accompagnées de la lettre T (Exemple : 038T).

Le développement de ces matériels de navigation est lié directement à la conquête spatiale et à la concurrence en ce domaine.
Le 4 Octobre 1957, les Soviétiques lancent SPOUTNIK-I qui émet son fameux « Bip-Bip ». Des chercheurs américains enregistrent ces signaux et constatent qu’il y a un décalage de leur fréquence dû à l’effet DOPPLER. Après étude, ces astrophysiciens trouvent la formule permettant d’exploiter utilement la dégradation de fréquence des « Bip-Bip ».

Ils retournent alors le problème : si l’on connaissait les dimensions précises de l’orbite parcourue par le satellite, on pourrait en déduire la position géographique d’un mobile équipé de récepteurs radio adéquats.

L’US-NAVY, qui cherchait un système de recalage rapide et précis des centrales de
Navigation à inertie de ses sous-marins d’attaque (SNA) et lance-engins (SNLE), s’empara du principe et lança, dès 1958, un vaste programme de recherches qui devint opérationnel en 1964 (NNSS = Navy Navigation Satellite System) plus connu sous le nom de TRANSIT et qui devint accessible aux civils en 1967.

En 1973, le « Department of Defense » (DoD) décide de développer le GPS. Un nouveau système de positionnement (NAVigation System with Time And Ranging – Global Positioning System) apportant les améliorations suivantes :

• Positionnement en 3 Dimensions : Latitude, Longitude et Altitude ;
• Précision nettement améliorée ;
• Indépendance du système vis-à-vis de la vitesse du récepteur ;
• Couverture mondiale, permanente et continue.

Ce système fut donc initialement prévu pour fonctionner à partir d’une constellation de 24 satellites (3 étant mis en réserve pour pallier la défaillance éventuelle de l’un des 21 autres). Durée moyenne de vie d’un satellite : 7,5 années.

Quatre satellites, sur chacune des 6 orbites régulièrement espacées autour de la Terre et inclinées à 55° par rapport à l’Equateur terrestre, effectuent leur parcours orbital en 11 h 56 à une altitude légèrement supérieure à 20 000 Km.

Road Book...

Un road book (littéralement "livre de route") est un recueil de notes qui indique les changements de direction, les dangers, les caps à suivre et les WP... Ces notes sont prisent par l''organisateur pendant les reconnaissances du parcours, et doivent être suivies à la lettre par les concurrents. Le road book est distribué par l''organisateur au bivouac  pour le lendemain.

La colonne observation est utilisée pour les commentaires, les caps ou les coordonnées GPS. De nombreuses abréviations sont utilisées dans cette colonne : DSS (Départ Secteur Selectif  = départ de la spéciale), CP (Contrôle de Passage),TDSPP (Tout Droit Sur Piste Principal), MVS (MauVaiS), HP (Hors Piste), NBX (NomBreuX), PP// (Pistes parallèle)... Pas toujours évident au début !

Préparation...
Avant de partir sur la spéciale, il est impératif de bien préparer son road book : contrôle du nombre de pages et des distances partielles, relevé des modifications, mise en couleur et relecture.
Cette préparation doit être faite le soir, juste après le briefing.

Une équipe d''ouverture, qui précède la course de 2 ou 3 jours, contrôle le road book et effectue des modifications de dernières minutes qui sont transmises au PC course.

Ces modifications sont affichées au moment de la distribution du road book et commentées lors du briefing. Il est indispensable de bien noter ces modifications : il arrive que des parties du road book soient entièrement remaniée suite à une tempête, un oued en crue, des travaux...

Trip...

Un trip ou TripMaster est un compteur kilométrique réajustable et étalonable. Un tripmaster est composé d''un boîtier électronique, d''un ou deux écrans (appelés aussi afficheurs), d''un clavier (pour rentrer des données), d''une remise à zéro (interrupteur commandé au pied ou manuellement) et d''un capteur kilométrique (appelé aussi sonde).

Le boîtier...
Le boîtier intègre la partie électronique, le ou les afficheurs et les touches de fonctionnement du tripmaster. La partie électronique se charge de convertir les signaux émis par le capteur en données kilométriques et de les afficher sur les afficheurs du TripMaster. Les tripmasters utilisés en voiture comportent deux afficheurs : un écran affiche la distance totale parcourue (depuis le départ de la spéciale) et le second la distance partielle (distance entre deux cases du road-book).

La commande à distance permet de réajuster le tripmaster et d''effectuer la remise à zéro de la distance partielle. En général, les touches de commande du tripmaster sont situées sur le boîtier et un connecteur permet de déporter la remise à zéro de la distance partielle : cet interrupteur peut-être commandé au pied (montage d''un interrupteur sur le cale pieds) ou à la main (utilisation d''une poignée de remise à zéro).

Le capteur kilométrique...
Le capteur kilométrique envoie des impulsions électriques vers le tripmaster : ces impulsions sont converties en distance après une phase de calibration du tripmaster. Cette phase de calibrations est prépondérante est ne doit pas être négligée ! Deux méthodes de calibration sont utilisées : parcours d''un kilomètre (matérialisé par deux bornes kilométriques) ou mesure du périmètre de la roue avant. N''oubliez pas de noter la valeur de calibration de votre trip : en cas de remplacement ou de réinitialisation de votre tripmaster vous gagnerez du temps en entrant directement la valeur de calibration !

Il existe un très grand nombre de capteurs et suivant la technologie utilisée, ils doivent être alimenté (capteurs à 3 fils) ou non (capteur à 2 fils et aimant). Les plus utilisés sont les capteurs inductifs (fonctionnent avec un aimant et sans alimentation), les capteurs de proximité (type OMRON, détection du passage de matériaux métalliques - acier, alu - alimentés en 12 V) et les capteurs à effet Hall (alimentés en 12 V). Les capteurs inductifs et de proximité se fixent en regard d''une pièce en rotation (arbre de transmission, moyeu, disque de roue ou tête de vis), alors que les capteurs à effet Hall se montent sur un câble de compteur ou la sortie compteur de la boîte de vitesse.