European Geostationary Navigation Overlay Service

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Le service EGNOS, pour European Geostationary Navigation Overlay Service[1], soit Service Complémentaire Européen de Navigation par Satellites Géostationnaires, améliore les performances des systèmes de géolocalisation par satellite en utilisant le principe du GPS différentiel, grâce à un ensemble de stations au sol dont les données sont corrélées.

Bien que les performances du GPS soient perçues comme suffisantes pour les usages courants, une amélioration de ces performances est nécessaire pour le développement d'applications plus exigeantes dans le domaine du génie civil, de l'agriculture ou du transport, et pour rendre possible les usages avec de fortes exigences de sécurité.

Le service EGNOS améliore la précision de géolocalisation, la précision horaire et garantit des performances minimales pour les applications critiques des utilisateurs ayant de fortes exigences de sécurité (service "Safety Of Life[2]").

Le service EGNOS est basé sur la diffusion de données de correction des systèmes de positionnement permettant de compenser les effets de propagation au travers de l'ionosphère et l'erreur résiduelle sur les axes verticaux et horizontaux, et sur la diffusion permanente d'informations concernant l'intégrité du signal et son niveau de confiance, tout en garantissant cette information pour le service pendant les 150 secondes qui suivent, avec une très faible probabilité de non-détection d'une défaillance (panne dormante pouvant avoir des conséquences sur la sécurité).

EGNOS peut diffuser des données de correction pour les systèmes mondiaux de positionnement par satellites GPS et GLONASS, ainsi que pour Galileo, le système européen en activité depuis fin 2016.

EGNOS, dont l'Union Européenne est propriétaire, a été financé par la Commission européenne, l’Agence spatiale européenne (ESA ou ASE) et Eurocontrol, l’organisme européen chargé de la sécurité de la navigation aérienne.

Depuis le , la GSA (Agence du GNSS Européen) est chargée de l'exploitation d'EGNOS et a contracté avec un opérateur spécifique, l'European Satellite Services Provider - ESSP[3].

Les fournisseurs de services de navigation aérienne assurent une partie du financement.

Le service EGNOS est ouvert et utilisable par tous (Open Service), et assuré principalement en Europe.

Un réseau d'une quarantaine de stations terrestres en Europe[modifier | modifier le code]

Carte de l'infrastructure au sol d'EGNOS(Cliquer pour agrandir)

La réalisation de l'infrastructure technique a été confiée à un consortium industriel dirigé par Thales Alenia Space (anciennement Alcatel Space).

L'infrastructure EGNOS est basée sur un réseau au sol de 34 stations terrestres de référence (RIMS)[4], qui reçoivent les deux fréquences de satellites GPS, dénommées L1 et L2. Situées à des endroits géo-référencés, elles sont équipées d'horloges atomiques, et permettent de déterminer le trajet des signaux des systèmes de positionnement des États-Unis GPS et, historiquement, du russe GLONASS.

Ces stations de référence terrestres, réparties sur le territoire européen ainsi que quelques sites distants, constituent un maillage serré qui complète la triangulation obtenue à partir des satellites du GPS ; la précision nominale de celui-ci, de 20 mètres environ, passe à une précision de 2 mètres avec EGNOS, avec une garantie de fiabilité des signaux.

Les mesures effectuées par ces stations sont rassemblées chaque seconde dans trois calculateurs fonctionnant en parallèle au sein de chacun des 2 MCC[5], un principal en Espagne et un de secours en Italie, qui élaborent les messages de correction compensant notamment les multiples mouvements de la planète, du pôle, les variations de trajets au travers de l'ionosphère, les dérives des horloges[6], etc. et les transmettent via 6 stations montantes (NLES[7]) vers des satellites en orbite géo-stationnaire qui les rediffusent vers tous les usagers de la zone de couverture « ECAC », soit approximativement l'Europe.

Extension sur d'autres continents[modifier | modifier le code]

Une extension en Afrique et au-dessus de l’océan Indien est prévue, nommée ISA (Interregional Satellite Based Augmentation System over Africa-Indian ocean region), soit système d'amélioration interrégionale de navigation par satellite en Afrique et dans l’océan Indien).

Des systèmes similaires existent en Amérique du nord (WAAS) et au Japon (MSAS (en)). Ces systèmes étant conçus pour être interopérables, un avion commercial utilisant le système WAAS au départ des États-Unis pourra basculer au milieu de l'Atlantique sous couverture EGNOS, et vice-versa.

Segment spatial et SISNet[modifier | modifier le code]

Dans le tableau suivant cinq satellites géostationnaires sont utilisables par le système EGNOS, dont trois opérationnels, les autres étant utilisés comme secours ou pour des tests. Jusqu'au 23 mars 2012, il s'agissait du PRN #126, mais après cette date, c'est le satellite ARTEMIS (PRN #124) qui sert pour les tests[8].

Nom des satellites Organisation PRN[9] Position Utilisation
Atlantic Ocean Region-East Inmarsat PRN #120 15.5°W Service opérationnel
ARTEMIS ESA PRN #124 21.5°E Service "decommissioned"[10].
Europe Middle East Africa Inmarsat PRN #126 25°E Service "decommissioned". Utilisé pour des tests.
Sirius 5 (SES-5) SES S.A PRN #136 5.0°E Service opérationnel. En orbite depuis [11]
Astra 5B SES S.A PRN #123 31.5°E En orbite depuis le [12]

Relève prévue en 2015[13]:

  • le satellite SIRIUS 5 en remplacement du satellite PRN #120
  • le satellite Astra 5B en remplacement du satellite PRN #124

Attention : l'utilisation des seules informations officielles est indispensable pour toute utilisation de ces signaux dans un environnement critique, les services étant en cours de certification[14].

À l'instar du WAAS, EGNOS est conçu principalement pour les utilisateurs du domaine aéronautique, qui peuvent profiter d'une réception directe des satellites géostationnaires jusqu'à des altitudes très élevées. L'utilisation d'EGNOS au sol, particulièrement en zone urbaine, est limitée par la hauteur relative sur l'horizon des satellites géostationnaires, d'environ 30° en Europe centrale et beaucoup moins en Europe du Nord. Pour traiter ce problème l'Agence spatiale européenne (ESA) a mis à disposition par Internet le service SISNet en 2002, conçu pour fournir en continu les signaux EGNOS aux utilisateurs au sol. Le premier récepteur SISNet a été créé par le Finnish Geodetic Institute, et les récepteurs commercialisés ont été développés par Septentrio.

Aviation[modifier | modifier le code]

Le service "Safety of Live" d'EGNOS, certifié le [15] pour une utilisation en aéronautique, permet aux pilotes l'utilisation d'EGNOS associé aux systèmes de positionnement par satellite, dans toute l'Europe, durant la phase d'approche et pour l'atterrissage en conditions de vol aux instruments (IMC) sur les aérodromes disposant d'une procédure publiée.

En septembre 2014 des procédures LPV (Localizer performance with vertical guidance) étaient déjà utilisables pour plus de 114 aérodromes européens.

Le service EGNOS est compatible avec les systèmes embarqués d'aide à la navigation aérienne en modes « NPA », « APV-1 » et, depuis le 29 septembre 2015, « LPV200[16] ».

Historique[modifier | modifier le code]

Dates clés[modifier | modifier le code]

Quelques points de repères importants du développement d'EGNOS[17]
Année Date Évènement
2015 29 septembre 2015 LPV 200 est disponible
2015 17 juillet 2015 Les spécifications de la version 3 permettant à un avion d’atterrir en condition d'approche de précision CAT-I sont ratifiées par l'UE[18]
2011 2 mars 2011 Le service à information garantie (« safety of life ») d’EGNOS a été officiellement mis à disposition de l'aviation
2010 Novembre-décembre 2010 Premier essais de diffusion du signal Safety Of Life (en mode MT2, c'est-à-dire sans les messages MT0 ou MT0/2 d'indication de mode test)
12 juillet 2010 Certification de l'opérateur d'EGNOS, la société par Actions simplifiée ESSP, permettant l'utilisation du signal pour la navigation aérienne
2009 1er octobre 2009 Ouverture du service EGNOS au grand public et aux entreprises[19]
2007 18 juillet 2007 Premier atterrissage d'un hélicoptère en test sur un site hospitalier en zone urbaine (Lausanne) sous guidage EGNOS
2006 Octobre 2006 Essais multiples d'approches LPV conduits par l'AENA (aviation civile espagnole) sur aéroport non équipé d'ILS (Valencia)
Juillet 2006 Le signal EGNOS est émis de manière permanente, en phase pré-opérationnelle (non encore certifié par l'aviation civile - messages MT0 et MT0/2 diffusés).
2005 28 juillet 2005 Conclusion de la revue d'aptitude aux opérations initiales (Initial Operation Readiness Review). Transfert des opérations du système du consortium industriel mené par Thales Alenia Space à l'ESSP et démarrage de la phase pré-opérationnelle
2004
2003 26 mai 2003 Premier signal EGNOS émis
2002 Revue de conception critique de l'architecture EGNOS
2001
2000 Février 2000 Premier signal de test préfigurant le signal EGNOS, depuis l'EGNOS System Test Bed (ESTB)
1999 15 juin 1999 Le contrat de développement EGNOS est confié à Alcatel-Espace (devenue Thales Alenia Space) par l'agence spatiale européenne
1998 18 janvier 1998 Accord de lancement du programme EGNOS par agence spatiale européenne, la commission européenne et le groupement d'aviations civiles EUROCONTROL
1997 Lancement des pré-études de conception EGNOS

Mise en service[modifier | modifier le code]

La mise en service initialement prévue en juin 2005 a été retardée, compte tenu notamment des difficultés de mise en place et de coordination administrative des procédures de certification aéronautique en Europe.

Des informations plus récentes sont disponibles sur le site de l'ESSP[20] concernant les services eux-mêmes, et de l'agence spatiale européenne concernant l'infrastructure du système[21],[22].

Suite aux décisions de l'Union européenne, le programme a été doté d'un budget de 330 M€ pour la qualification technique et opérationnelle du système en 2008 et pour son exploitation jusqu'en 2013[23]. Le démarrage officiel du service « ouvert » a été annoncé par la Commission Européenne le [24].

Samedi 22 mars 2014 à 22h04 en temps universel (TU), ASTRA 5B hébergeant la charge utile de navigation EGNOS a été mis en orbite[25].

Les récepteurs GPS compatibles WAAS-EGNOS permettent de bénéficier dès maintenant de ce service, dans les pays d'Amérique du Nord, d'Europe et au Japon. L'accord Galileo avec la Chine permet aussi d'y avoir accès, au moins à titre de test.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. et non Early Galileo Navigation Overlay System
  2. SoL : service d'intégrité du message de navigation satellite qui vient remplacer 'ERIS' (External Regional Integrity System) car ayant un débit de données plus important et adapté pour les données en temps réel - 'ERIS' ayant un débit de 7bits par seconde.
  3. http://www.essp-sas.eu
  4. RIMS (Ranging and Integrity Monitoring Stations) - recevant les signaux des satellites. 3 supplémentaires sont en cours de qualification
  5. MCC (Mission Control Centers) - Centres de contrôle de mission
  6. Le système GPS reste l'un des rares systèmes opérationnels où l'on peut vérifier la théorie de la relativité d'Einstein, les horloges des satellites américains étant décalées en fréquence pour en compenser les effets vus du sol, d'où la nécessité d'avoir des horloges de référence (Rubidium et Césium) extrêmement précises
  7. NLES (Navigation Land Earth Stations) - Stations terrestres montantes de navigation
  8. http://www.gpsworld.com/update-egnos-satellite-launch-set-for-august-6/
  9. PRN= Pseudo Random Noise (number) : tous les satellites GPS utilisent la même fréquence appelée L1 (pour les codes civils). Ils se différencient par un codage pseudo-aléatoire différent de leur modulation, générée par des codes numérotés (les "PRN") de 1 à n. Les satellites géostationnaires simulent en partie des satellites GPS supplémentaires en utilisant une autre série de PRN
  10. http://egnos-user-support.essp-sas.eu/egnos_ops/service_performances/global/sv_monitored
  11. (en) « Sirius-5 communications satellite enters orbit », Russia Beyond the Headlines, (consulté le 13 septembre 2014)
  12. « SES : Lancement réussi du satellite Astra 5B par Ariane 5 », SES, (consulté le 13 septembre 2014)
  13. http://sherpa.essp-sas.eu/system/files/4.%20SHERPA-ESSP-EGNOS%20SoL%20Status%20and%20evolution%20v1.0.pdf
  14. Voir notamment le site de l'European Satellite Services Provider - ESSP
  15. esa, « Le système de navigation EGNOS est disponible dès aujourd’hui pour la navigation aérienne en Europe », sur European Space Agency (consulté le 20 juillet 2015)
  16. Localizer Performance with Vertical Guidance @200feets : cela correspond à la distance au sol minimale (200 pieds) avant laquelle le pilote doit prendre la décision de se poser ou pas (Decision Height). Plusieurs catégories de LPV existent, (hauteur de décision plus ou moins grande), l'ultime étant la hauteur de décision nulle, le pilote ne voyant pas la piste avant l’atterrissage.
  17. http://www.egnos-pro.esa.int/newsletter.html
  18. « EUR-Lex - JOL_2015_192_R_0008 - EN - EUR-Lex », sur eur-lex.europa.eu (consulté le 20 juillet 2015)
  19. http://www.esa.int/esaNA/SEM2HGF280G_egnos_0.html
  20. European Satellite Services Provider - ESSP
  21. ESA information on EGNOS
  22. European Space Agency information on EGNOS for Professionals
  23. Michel de Vries (ENAC), Claudine Laurent (astronome, ancienne vice-présidente du Conseil supérieur de la Recherche et de la Technologie, « La relance heureuse d'EGNOS et Galileo, le GNSS européen », dans La Lettre 3AF, No 3, mars 2008
  24. EGNOS ‘Open Service’ available: a new era for European navigation begins today
  25. Arianespace met en orbite Astra 5B

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • EGNOS − The European Geostationary Navigation Overlay System − A Cornerstone of Galileo (ESA SP-1303), ESA Publications, Javier Ventura-Traveset & Didier Flament.
  • Michel de Vries (ENAC), « EGNOS et Galileo, les deux étapes du programme GNSS de la Communauté Européenne », dans La Lettre AAAF, No 6, juin 2009, en ligne www.aaafasso.fr.