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Tout savoir sur l'utilisation d'un GPS en randonnée

Par Jeroen, le 03.10.06

Vous pratiquez la randonnée ? qu'elle soit en VTT, pédestre ou à skis, cet article vous présente le système GPS et vous propose quelques pistes de réflexion pour comprendre les facteurs importants pour l'utilisation d'un GPS en randonnée.

I) Qu'est ce que le système GPS, et comment ça marche ?


Le système GPS est un système de positionnement développé à la base par le département de la défense des États-Unis pour des applications militaires. Le système, dont la précision a été dégradée dans un premier temps pour les applications civiles, est utilisable depuis le 1er Mai 2000 avec une précision de l'ordre de 30 mètres. Pour s'affranchir du contrôle des Etats-unis, l'Europe développe son propre système de navigation par satellite, Galiléo, qui devrait être opérationnel courant 2010.

Chaque satellite émet un signal radio pseudo aléatoire (qui permet de le différencier des autres satellites) et qui contient la date d'émission du signal. Le récepteur GPS, ayant dans sa base la position des satellites à chaque instant, est capable de calculer la distance à laquelle ils se trouvent en comparant la date d'envoi du signal, et sa date de réception. En utilisant cette information en provenance d'au moins 3 satellites, il est capable de calculer sa position (latitude, longitude, altitude) par triangulation. Plus le nombre de satellites est important, plus la précision est bonne. En moyenne un récepteur GPS capte entre 10 et 12 satellites en plaine, et souvent beaucoup moins en montagne.

Système différentiel


Malgré un nombre important de satellites, il subsiste un problème pour certaines application pour lesquels la précision de l'ordre de 30 mètres n'est pas suffisante. Outre le problème de synchronisation des horloges satellite/récepteur, le signal envoyé par le satellite est perturbé sur son trajet vers le récepteur (atmosphère à traverser, rebonds contre des objets, nuages, ...). Pour s'affranchir de cette incertitude, on a mis en place le système DGPS, pour Differential Gobal Positioning System, dont le principe est le suivant : Deux récepteurs proches recevront des signaux dont la dégradation sera semblable. On place alors des récepteurs GPS "de référence" en des points connus. Ces récepteurs reçoivent des signaux des satellites et sont en mesure de calculer l'erreur de positionnement. Ils transmettent cette erreur aux récepteurs GPS proches, qui peuvent ainsi corriger leur propre position.

Ainsi les Systèmes WAAS (Américain) et EGNOS (Système européen de complément à la navigation géostationnaire), sont deux systèmes DGRS qui corrigent les données GPS, et qui permettent un positionnement à 3m en absolu. La majorité des GPS actuels sont compatibles WAAS/EGNOS.

Voila pour la théorie, maintenant place à la pratique.

II) Utilisation d'un GPS pour la randonnée


L'utilisation d'un GPS facilite bien la vie du randonneur. L'itinéraire étant préparé à l'avance, le GPS permet de le suivre sans trop se poser de question. C'est donc un outil de rapidité, et de sécurité. Attention cependant : le GPS et un outil à double tranchant. Certes il peut vous tirer d'affaire en cas de problème, mais ne doit pas vous inciter à vous mettre en danger (en voulant "forcer" le passage contre le mauvais temps par exemple). Quand les éléments sont contre vous, il faut savoir renoncer.

Préparer sa course


Même avec un GPS en ordre de marche, il est difficile de l'utiliser si on a pas préparé sa course avant, sauf éventuellement s'il intègre un fond de carte. Pour préparer sa course, deux possibilité :

- Utiliser des itinéraires GPS existants, que vous pouvez télécharger sur n'importe quel site d'échange de traces, ici par exemple ;o) en privilégiant les données "Terrain", c'est à dire les itinéraires GPS relevés directement sur le terrain lors d'une sortie antérieur.

- Préparer soi-même son itinéraire en utilisant des outils gratuits, comme Edit GPX, qui vous permet de tracer des itinéraires GPS en ligne sur fond de carte IGN, ou en utilisant des logiciels propriétaires de traçage d'itinéraires GPS, généralement payants.


Le GPS peut vous rendre de grands services, mais son utilisation ne s'improvise pas. Mieux vaut s'entrainer avant, et régulièrement, pour maitriser l'outil avant d'en avoir réellement besoin. De même, vous ne devriez jamais uniquement compter sur votre GPS, qui vous lâchera toujours au moment où vous en aurez le plus besoin. Une carte, un altimètre, et une boussole devraient toujours faire partie de votre fond de sac.


La prochaine partie vous guide pour choisir votre GPS de randonnée

III) Pistes pour choisir votre GPS de randonnée


Avant d'investir dans un système de navigation GPS il faut cibler vos besoins, vous pourrez ainsi déterminer les fonctions a privilégier. Il existe plusieurs types GPS de navigation :
- Les GPS dédiés à la randonnée (pédestre, en VTT, à ski, ..)
- Les GPS dédiés à la navigation maritime et aérienne.
- Les GPS dédiés à la navigation routière.

Seuls les GPS dédiés à la randonnée sont traités ici. Les constructeurs proposent de nombreux produits, avec de nombreuses fonctions, que je vous propose de décortiquer :

Fonctions embarquées sur les récepteurs GPS


Position : Tous les GPS vous positionnent sur le globe. Votre position (latitude, longitude) est au minimum affichée en degré décimal, mais d'autres systèmes de coordonnées (UTM, Lambert, Grille suisse,...) sont possibles selon les modèles et les constructeurs. Même chose pour les DATUMS. Bien vérifier que vous disposez du système et du DATUM dont vous aurez besoin (pour la suisse par exemple, CH1903). La précision attendue dépend principalement de la compatibilité WAAS/EGNOS et du nombre de satellites captés.

Altitude / Altimètre barométrique : Tous les GPS permettent d'estimer l'altitude en utilisant les signaux des satellites, mais avec une précision généralement 3 fois moins bonne que la précision horizontale. De plus les écarts d'altitude mesurées par le GPS se cumulent et finissent par rendre complètement faux les estimations du dénivelé effectué. Pour palier à ce problème, certains GPS sont munis d'un baromètre, qui prend le pas sur les satellites pour le calcul de l'altitude, corrigeant l'erreur cumulée.

Boussole : Tous les GPS ont une fonction boussole, mais qui marche généralement seulement "en mouvement" (on parle dans ce cas "d'indicateur de cap"). Les modèles les plus perfectionnées disposent d'un compas magnétique qui permet d'afficher la direction même à l'arrêt. Cette fonction est souvent couteuse en énergie, mais peut se désactiver et se réactiver assez simplement.

Gestion des Waypoints/traces/routes : la différence des modèles apparait sur le nombre de points stockables dans la mémoire, et sur le nombre de traces (Bien vérifier aussi le nombre de points enregistrables par trace). Certains modèles permettent de traiter plus de 10000 points, d'autres quelques centaines seulement (500 semble être un minimum).

Cartographie : Il commence a exister certains système de cartographie embarqués dans les GPS de randonnée (GPSTopo pour Garmin, TopoFrance pour Magellan). Les fond de carte proviennent de l'IGN, mais sont dégradées qui n'indiquent que certains élément caractéristiques (routes, chemins, ...). La navigation "avec fond de carte" permet un réel plus.

Boitier : Vous risquez de maltraiter votre GPS. Choisissez-en donc un qui soit compact, solide, antidérapant, et étanche, c'est mieux ! La majorité des GPS de randonnée sont certifiés IPX7, c'est à dire étanche 30 minutes sous 1 mètre d'eau.

Boitier de piles rapporté : Le froid figeant les piles, un boitier rapporté peut éventuellement être une solution si vous prévoyez d'utiliser votre GPS par temps glacial, mais est quelque peu handicapant (fil à la patte) et des piles au lithium peuvent faire l'affaire.

Problèmes des GPS


Un GPS est un outil électronique fragile qui rencontre des problèmes récurrents, surtout dans un environnement hostile comme la montagne :

Problèmes d'alimentation : les GPS sont assez couteux en énergie, et leur autonomie tourne entre 5 et 25 heures selon les modèles. Choisir de préférence un GPS peu couteux en énergie. De plus le froid fige les piles. A ce propos préférez les GPS qui tournent sous 2 piles AA (et non AAA), dont l'autonomie est généralement meilleure, et choisissez des piles au lithium, qui sont plus chères, mais qui ont une durée de vie bien supérieure aux piles alcalines.

Problèmes de réception : Les nouveaux GPS disposent tous de puces très sensibles qui ont une très bonne réception : le signal n'est pratiquement jamais perdu, même en forêt.


Et maintenant ?


Nous avons passé en revue les différentes fonctions des GPS, reste à voir quels sont les modèles les plus adaptées à la pratique de la randonnée.

Suivez le guide :

GPS de randonnée : Comparatif des GPS de randonnée »

Commentaires

» pat, le 21.10.06
concernant l'utilisation du compas électronique :
- en général, cette fonction permet en fait d'économiser les piles : plutôt que d'allumer l'antenne GPS pour faire le point, il suffit de consulter régulièrement la boussole pour suivre un cap (il faut quand même refaire le point de temps en temps)
- pour utiliser la fonction compas, bien penser à faire une rotation, surout si on change d'endroit
- vérifier que le GPs intègre un modèle de déclinaison magnétique, pour compenser automatiquement l'indication de la boussole (pratique près du pôle magnétique...)

» alain, le 17.12.06
j'ai un gps GARMIN et je voulais dire que je suis deçu par le comportement de GARMIN FRANCE. Il y a quelques mois ils avaient un site internet où tu pouvez dialoguer, echanger des idées et des astuces critiquer Garmin et ils n'ont pas accepté ce dernier point. Du coup ils ont bloque le site.
De plus, tu cites les logiciels GPSTOPO. J'ai acheté un Garmin car il y avait la possibilité d'utiliser ces fonds de cartes. J'avais acheté GSPTOPO 1 ALPES. a l'epoque il manquait le département de la Savoie mais il était stipulé sur le boitier que ce département serait disponible fin octobre 06.
puis la sortie a été retardée à novembre 06 et au dernière nouvelle est a été retardé à fin décembre 06. j'appelle ca de la publicité mensongére. comme ils étaient également critiqués sur leur site, eux aussi ont tout bloqué.

» Pierre DELOUSTAL, le 22.01.13
Je me permets de réagir à cette introduction qui comprend vraiment trop d’inexactitudes, alors que le reste de l'article sur les GPS est lui bien documenté.

Remarques entre crochets

Qu'est ce que le système GPS, et comment ça marche ?

Le système GPS est un système de positionnement développé à la base par le département de la défense des États-Unis pour des applications militaires. Le système, dont la précision a été dégradée dans un premier temps pour les applications civiles, est utilisable depuis le 1er Mai 2000 avec une précision de l'ordre de 30 mètres [NON : Plutôt 15 m actuellement et 3 m en utilisant l'EGNOS]. Pour s'affranchir du contrôle des Etats-unis, l'Europe développe son propre système de navigation par satellite, Galiléo, qui devrait être opérationnel courant 2010. [--et qui n'est toujours pas opérationnel et ne le sera pas avant un bout de temps !]

Chaque satellite émet un signal radio pseudo aléatoire (qui permet de le différencier des autres satellites) [NON, le numéro du satellite et son état sont dans chaque trame émise par le satellite. Ce qui était pseudo alétoire, c'était l'erreur SA selective vailabilty introduite avant 2000. Tous les satllites emmetent sur la même fréquence--] et qui contient la date [NON : l'heure --] d'émission du signal. Le récepteur GPS, ayant dans sa base [NON : ayant acquis depuis les satellites les éphémérides de ceux-ci ] la position des satellites à chaque instant, est capable de calculer la distance à laquelle ils se trouvent en comparant la date d'envoi [NON : l'heure --] du signal, et sa date [NON : l'heure --] de réception. En utilisant cette information en provenance d'au moins 3 satellites, il est capable de calculer sa position (latitude, longitude, altitude) par triangulation [NON : ll faut au moins 3 satellites pour calculer latitude et longitude et 4 pour latitude, longitude, et altitude]. Plus le nombre de satellites est important, plus la précision est bonne. En moyenne un récepteur GPS capte entre 10 et 12 satellites en plaine, et souvent beaucoup moins en montagne.

Système différentiel

Malgré un nombre important de satellites, il subsiste un problème pour certaines application pour lesquels la précision de l'ordre de 30 mètres n'est pas suffisante. Outre le problème de synchronisation des horloges satellite/récepteur [NON : elles sont synchronisées précision 12 ns], le signal envoyé par le satellite est perturbé sur son trajet vers le récepteur (atmosphère à traverser [--Ionosphère principalement--], rebonds contre des objets, nuages, ...). Pour s'affranchir de cette incertitude, on a mis en place le système DGPS, pour Differential Gobal Positioning System, dont le principe est le suivant : Deux récepteurs proches recevront des signaux dont la dégradation sera semblable. On place alors des récepteurs GPS "de référence" en des points connus. Ces récepteurs reçoivent des signaux des satellites et sont en mesure de calculer l'erreur de positionnement. Ils transmettent cette erreur aux récepteurs GPS proches, qui peuvent ainsi corriger leur propre position.

Ainsi les Systèmes WAAS (Américain) et EGNOS (Système européen de complément à la navigation géostationnaire[ -- aérienne--]), sont deux systèmes DGRS [--NON : WAAS et EGNOS ne sont pas des DGPS qui sont des systèmes locaux basés à terre, mais des systèmes de correction temps-réel sécurisés destinés à la navigation aérienne. Les corrections sont diffusées aux récepteurs GPS depuis des satellites géostationnaires qui corrigent les données GPS, et qui permettent un positionnement à 3 m en absolu.Ces satellite ont les numéros suivants sur un GPS Garmin 33, 37, 39--] La majorité des GPS actuels sont compatibles WAAS/EGNOS.

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