PARTIE II : ETUDE DU FONCTIONNEMENT DU
SYSTEME GPS DANS LA NAVIGATION MARITIME.
INTRODUCTION :
Dans cette partie du rapport, il sera question
d'étudier le fonctionnement du système GPS proprement dit
en faisant une approche détaillée de ses sous organes .
Cette partie sera divisée en quatre chapitres organisée
de la manière suivante :
Au premier chapitre, nous parlerons du satellite qui
est l'élément sans lequel aucun vrai système de
télécommunication ajourné ne fonctionnerait en
l'occurrence le système GPS.
Ensuite, nous passerons au deuxième chapitre qui
sera consacré à la notion de GPS et ses
dérivées.
Au chapitre trois nous étudierons exclusivement
un cas pratique de mise en place du système DGPS dans un
bateau effectué au chantier naval du Cameroun lors de notre
stage.
Enfin, nous serons amenés au chapitre quatre
à faire des remarques à la suite des quelles nous
apporterons nos suggestions.
CHAPITRE III MISE EN PLACE DU SYSTEME DGPS DANS
UN BATEAU CAS DU SAGITTA - 01 INSTALLE AU QUAI UIC (BASE 111
du CNIC).
INTRODUCTION :
Lors du stage effectué à NAVCOM, nous
avons eu l'occasion non seulement d'intervenir dans des cas de
maintenance électronique des bateaux, mais surtout celle de
l'installation complète du système DGPS dans un bateau
(JUP 111 QUAI UIC).
Dans ce chapitre, nous essayerons de parcourir de
façon ordonnée le processus de mise en place et
l'étude du fonctionnement des différents
éléments du système et enfin de l'ensemble.
Dans la navigation maritime, il est important que le
capitaine du navire connaisse la position de son bâtiment en
pleine mer aussi bien que dans les ports et les voies d'eau
saturées. En mer, il a besoin de connaître la position
exacte du navire, sa vitesse et son cap pour arriver à bon
port, de la manière la plus sûre, la plus
économique et la plus rapide possible compte tenu des
conditions. La nécessité de connaître sa localisation
géographique précise est encore plus critique quand le
navire quitte le port ou qu'il accoste. La circulation et d'autres
dangers compliquent les manoeuvres à accomplir, et le risque
d'accident augmente en conséquence.
Marins et océanographes ont de plus en plus
souvent recours aux données GPS pour faire des levées de
terrain sous l'eau, lancer des bouées, localiser les dangers de
la navigation et les cartographier. Les flottes de pêche
commerciale se servent du GPS pour se diriger vers les aires les
plus favorables, pour suivre les migrations de poisson et pour
s'assurer qu'elles respectent la réglementation.
III-1 SYNOPTIQUE D'INSTALLATION DU DGPS SAGITTA-01
Antenne UHF CXL 70-3C
DGPS
Antenne GPS NAP 001
TRM 100
Ordinateur de
Programmation
ECRAN
VGA
(Optionnel)
AUXIL
RECERTEUR SAGITTA-01
TRM 100
UNIT
ALIMENTATION
III-2 CONSTITUTION ET ROLE DES DIFFERENTS ELEMENTS
DU SYSTEME
1) Les Alimentations
Le système utilise une alimentation commune avec
un système de répartition d'énergie bien
organisé c'est une alimentation stabilisée
linéaire.
a) Rôle
Aucun appareil électronique ne pouvant fonctionner
sans être alimenté, c'est bel et bien le cas dans le
système DGPS . Ici, l'alimentation permet de fournir
l'énergie nécessaire pour le fonctionnement de tous les
appareils du système entre autres : le récepteur
DGPS, l'écran de visualisation, les antennes (GPS et UHF) et les
autres accessoires.
b) Caractéristiques
Les appareils du système ayant des plages de
tension différentes, après analyse, nous avons opté
pour une tension commune de 12V DC et après avoir
calculé les courants appelés en plein fonctionnement, nous
avons opté pour une alimentation pouvant fournir un courant de
15 A sans souffrir . Le bateau possédant des batteries de 24V
DC, il était tout juste question de monter un convertisseur
24V DC-12V DC pour pallier à cette incompatibilité.
SCHEMA DE PRINCIPE DE L'ALIMENTATION
Bateau
12V
Répartiteur de tension du récepteur SAGITTA-01
Convertisseur
24Vdc /12Vdc
24v
2) LE RECEPTEUR SAGITTA-01
a) Rôle
C'est le chef d'orchestre du système car c'est lui
qui crée le lien électrique et fonctionnel entre les
autres éléments du système par le biais de ses
ports et d'interface. Les liens fonctionnels qu'il assure sont les
suivants :
- Acquérir et mémoriser les informations
géographiques nécessaires pour la navigation maritime.
- Acquérir et analyser les données en
provenance des satellites via l'antenne GPS.
- Acquérir et analyser les données en
provenance de la station de correction via l'antenne UHF.
- Différentier les données de l'antenne GPS
à celles de l'antenne UHF.
- Permettre l'affichage des informations sur l'écran
TRM 100 et le moniteur VGA optionnel lors de la navigation.
- Gérer les informations externes de correction en
provenance d'autres stations correctrices via le port série.
- Corriger les erreurs de localisation.
- Offrir la possibilité d'interconnecter d'autres
appareils tels que l'option module radio VHF ou bien un Radar...
b) Constitution interne du SAGITTA-01
Le récepteur SAGITTA-01 est constitué
intérieurement d'éléments suivants :
- Un circuit de protection d'alimentation qui fonctionne
comme suit :
PROTECTION CONTRE LES SURTENSIONS
Lorsque la tension devient supérieure à
13,5 V , le circuit déleste immédiatement et sans danger
le récepteur GPS jusqu'à ce que la tension redevienne
normale.
PROTECTION CONTRE LES BAISSES DE TENSION
Si la tension d'alimentation devient inférieure
à 9v pendant plus de 100 ms, le récepteur GPS est
délesté et automatiquement mis en marche dès que
cette tension redevient supérieure à 9,5V.
PROTECTION CONTRE LES SURINTENSITES
Lorsque le courant appelé par le récepteur
atteint 3A et y reste pendant plus de 100 ms, c'est qu'il y a
problème ; le circuit de protection déleste
immédiatement ce dernier et le courant est rétabli
dès que la surintensité disparaît.
- Un circuit de mémorisation (ROM et RAM)
C'est lui qui est chargé d'enregistrer les
paramètres de fonctionnement définitifs du GPS et les
données temporaires de fonctionnement.
- Un circuit coupleur
Qui a pour rôle de rendre le signal analogique
(qui provient des antennes GPS et UHF) en format ASCII série
reconnaissable par les appareils numériques.
- Une unité de traitement (microcontrôleur)
Qui est l'élément le plus important car
c'est à lui que revient la lourde charge d'analyser,
différentier et sortir les résultats de calcul de
distance qui sont vraiment de très gros calculs.
- Des ports interfacés visibles à
l'arrière du récepteur
1° Un port IN/OUT RS232 (Port B)
2° Deux ports IN/OUT RS432 (Ports A)
3° Un port IN pour les corrections DGPS (Port D)
4° Un port IN pour relier une radio externe ou
un Radar
5° Un port OUT RS422 (Port C)
6° Un port OUT VGA pour écran
7° Une entrée d'alimentation
8° Une entrée antenne GPS
9° Une entrée antenne UHF
c) LES INDICATEURS DU SAGITTA
-Indicateur POWER
Le SAGITTA-01 dispose d'un indicateur LED POWER qui
confirme à l'utilisateur que le récepteur est sous tension
(9,5V<Vin<36V).
-Indicateur du nombre de satellite reçu
Le récepteur SAGITTA est équipé
d'une LED qui indique le nombre de satellite reçu. La LED
clignote par intermittence, c'est ainsi que N clignotement successifs
correspond à une réception permanente de N satellites.
3) L'antenne GPS NAP- 001
a) Rôle
L'antenne GPS NAP 001 est chargée de recevoir
les signaux analogiques en provenance des satellites c'est-à-dire les
signaux de fréquences L1 et L2 afin de les acheminer vers
l'entrée GPS du récepteur SAGITTA-01, un câble de
type coaxial et deux connecteurs TNC femelles et mâles assurent la
liaison entre les deux.
a) Caractéristiques
- caractéristiques mensuralistes
L'antenne GPS est une antenne à structure
circulaire et particulièrement de très petite taille.
Diamètre : 143 mm hauteur : 44 mm
Poids : 342 grammes
- caractéristiques électriques
L'antenne GPS est alimentée via le câble
coaxial.
Tension d'alimentation : 5 à 13 V/DC Courant
consommé : 40 mA
Gain approximatif : 39 dB. Perte
admissible de gain : 24 dB Gamme de
température de fonctionnement : -40°C à 70°C
4) L'antenne UHF
a) Rôle
L'antenne UHF est la raison d'être du DGPS sinon,
on continuerait à parles de GPS. C'est elle qui reçoit
les signaux UHF qui viennent de la station correctrice voisine et le
transmet au SAGITTA-01 via un câble coaxial, pour cette
installation, nous avons utilisé le CXL 70-3C pour ses performances
exceptionnelles.
b) Description
la CXL 70-3C/H est une antenne robuste marine et
station de base, 3 dB de gain, polarisante verticale qui couvre la
bande de 380 à 470 Mhz par 4 modèles avec 10 Mhz de bande
commune. Cette antenne large-bande de conception soignée est
construite dans un tube en fibre de verre avec une charge au vent
très faible, ce qui assurera un fonctionnement sans
problème, même dans un environnement corrosif.
Pour éviter tout bruit dû
aux décharges atmosphériques, toutes les parties
métalliques sont connectées à la masse. Par
conséquent, l'antenne montre un court-circuit à travers le
câble coaxial.
c) Spécifications
- Electriques
Type d'antenne : colinéaire large bande
Impédance : 50
Rayonnement : Omnidirectionnel.
Polarisation : verticale
Gain : 5dB
Angle d'ouverture : 30° Largeur de
bande : 30 Mhz
TOS : 1,5 Puissance
max : 150W
- Mécaniques
Températures : de -30°C à
+70°C Connecteur : N femelle
Surface au vent : 0.032m² Charge au
vent : 35 N à 150 km/h
Couleur : blanc marine
hauteur : 1,45m
Diamètre partie haute : 16mm
Diamètre partie basse : 25 mm
Poids : environ 2,4 kg Fixation :
sur mât de 27-65 mm de diamètre.
Installation de l'antenne
Ce point est trop souvent négligé. La position
idéale, de l'antenne GPS et du fouet UHF, est vers 4 mètres
au-dessus de l'eau, ce qui améliorera considérablement la
réception par rapport au montage classique sur balcon, trop bas et
masqué. Si vous installez sur portique, surélevez l'antenne par
une rallonge (de préférence en fibre pour diminuer l'ombre), afin
qu'elle se situe à un mètre au-dessus du plan d'émission
de l'antenne radar. Pour éviter qu'elle ne serve de poignée aux
éléphants du bord, montez la base sur un petit silentbloc, le
tube se dérobera en cas de contact et sauvera l'antenne. La
qualité de l'antenne est prépondérante pour décoder
le signal
5) Le TRM 100 Key pad/Display (Terminal)
C'est un écran couleur de visualisation des
information de navigation donc il représente la partie accessible
aux utilisateurs.
Il dispose d'un écran de visualisation
Il dispose dans sa face avant des touches de
paramétrage et de contrôle permettant au capitaine du
bateau de régler les paramètres tels que :
- la luminosité et la brillance de l'écran
de visualisation.
- la position géographique initiale du bateau.
- l'allumage et l'extinction du système.
6) L'ordinateur de programmation du TRM 100
a) Rôle
L'ordinateur de programmation permet de rentrer les
paramètres de navigation dans le récepteur GPS et est
nécessaire une seule fois pour la première utilisation.
Cette programmation est faite par un expert qui dispose des
données des stations correctrices utilisées qui
sont :
- Numéro d'identification (AIS)
- Coordonnées polaires Nord-Sud
- Le nom de la station de référence
- Port utilisé comme port d'acquisition correcteur
(Port D)
- Vitesse de réception (4800 Bauds)
b) Caractéristiques requises pour le PC
- Ordinateur PC
- Système d'exploitation : Windows 2000, XP
version anglaise.
- Processeur : Pentium recommandé
- RAM : 64 MO recommandé
- Espace requis pour le disque dur : 25 MO
- Un port série : compatible RS 232
- Un lecteur de CD ROM
c) Procédure d'installation
- Démarrer le PC
- Insérer le logiciel TRM 100 fourni dans le
lecteur de CD ROM
- Sélectionner START : Run... dans le menu
« Démarrer »
- Dans la boîte de dialogue qui s'ouvre,
spécifier le chemin d'accès au
« etup.exe » du CD ROM puis cliquer
« OK » pour lancer l'installation.
L'installation terminée, il reste à
l'expert de venir faire la programmation.
III-3 Modes de correction
Pour l'optimisation de l'utilisation du
système DGPS SAGITTA-01 le fabricant a prévu une gamme
variée de modes de fonctionnement à la portée des
utilisateurs qui diffèrent seulement de la manière dont
est traité le signal. Ainsi, on distingue :
- Le mode LRK
- Le mode KART/EDGPS
- Le mode WAAS/EGNOS
Mais dans le cadre de cette étude nous nous
limiterons à parler du mode LRK parce qu'il est plus
représentatif.
a) Définition du traitement LRK
Le mode LRK est une méthode de traitement
cinématique qui fournit en temps réel la position du
bateau avec un niveau de précision qui avoisine le
centimètre quand toutes les conditions sont réunies. Ce
mode fonctionne uniquement avec le système double
fréquence.
Ainsi, pour sa mise en place, l'expert doit rentrer
les caractéristiques de la station de référence
dans le récepteur avec précision pour que ce dernier
assure une bonne correction.
Les données de la station référence
que l'expert a besoin sont :
- ID de la station référence
Exemple : 8
- le nom de la station référence
Exemple : La Fleur
- ses coordonnées Exemple : 47°,52' Nord
17°29,54' Sud
- la bande de fréquence utilisée
Exemple : UHF
- la fréquence porteuse Exemple : 444,55
Mhz
- la modulation utilisée Exemple : GMSK
- la gamme de distance 30 km
- la vitesse de transmission Exemple 4800 bauds
- le cryptage exemple : Non cryptée.
- Nombre d'antenne utilisée exemple : 2
A base de ces informations, le récepteur pourra
aisément effectuer les corrections qui lui seront transmises par
la station de référence.
b) Synoptique de fonctionnement du mode LRK
Récepteur Sagitta port B
Ecran TRM100
Position corrigée
Station
N° 27
Signaux des satellites
Signaux des satellites
Antennes UHF
Correctrices
GPS
GPS
![]()
Explication du synoptique
Ce schéma signifie que, la station de
référence est la station N° 27 elle reçoit les
données en provenance du satellite via son antenne GPS, puis
après avoir modulé les données dans la bande UHF,
elle les réémet via son antenne UHF à l'antenne
UHF de notre système DGPS .
Une fois la donnée présente, le
récepteur SAGITTA la compare à celles qui lui ont
été envoyé par le satellite ce qui lui permet de
faire une correction appropriée afin de pouvoir afficher
à l'utilisateur la position la plus précise possible.
Ainsi, l'expert aura besoin de toutes les informations
de la station N° 27 et précisera que le port B est
utilisé comme port d'acquisition.
c) Amélioration de la correction
Le mode LRK offre de nombreux avantages pour une
meilleure précision du DGPS. En outre, il donne la
possibilité de :
- Utiliser deux stations de références ,
pour cela, il nous suffira de spécifier au SAGITTA que l'une
est principale et l'autre secondaire ( à défaut) ainsi, en
cas de défaillance de la station correctrice principale,
l'utilisateur ne souffrira pas des problèmes de précision,
car le système de relais est automatique donc le
récepteur considérera maintenant la station secondaire
comme référence.
- comparativement aux deux autres, il ne
nécessite pas l'utilisation de deux antennes GPS donc il est
économique.
Grâce à la précision atteinte, le
DGPS SAGITTA-01 utilisé avec un traitement LRK apparaît
comme le système de positionnement par excellence pour une
navigation sécurisée.
CHAPITRE 4 : REMARQUES ET SUGGESTIONS
1) REMARQUES
Lors de notre passage à NAVCOM, nous avons
rencontré plusieurs difficultés qui ne nous ont pas
laissé insensibles.
Entre autres, nous avons remarqué que la
maîtrise de l'anglais est un atout infaillible pour le
technicien que nous sommes et particulièrement dans la navigation
maritime à laquelle nous avons été
confronté. Cette nécessité s'impose à plusieurs
niveaux :
- Dans 98% des bateaux ont ne parle que l'anglais
ainsi, le technicien qui vient intervenir ne pourra pas entrer en
dialogue avec le capitaine du bateau pour entrer en connaissance de
la panne. Ce qui peut lui valoir une dépréciation de ses
compétences techniques et par conséquent un mauvais
rayonnement de la société en général.
- Tous les appareils que nous avons rencontré
avaient leurs manuels d'utilisation écrits en anglais ce qui fait
que quelque fois l'on peut mal interpréter une information ou
bien même la déformer ce qui peut être à
l'origine d'une panne involontaire.
Pour ne citer que ces deux incidences dues à
la maîtrise de l'anglais qui montre qu'à cause du simple
faite que l'on soit inapte en anglais, l'on peut même aller
jusqu'à rayonner négativement l'image de la
société ce qui est la pire des amertumes que peut subir
une entreprise.
D'autre part, nous avons pu constater que la
maîtrise de l'outil informatique avait une incidence importante
dans le cadre de certains diagnostiques tel que le test de la balise
de détresse du bateau (EPIRB) et la programmation des modules
radio VHF.
2) SUGGESTIONS
Les remarques faites à NAVCOM nous ont permis de
réfléchir sur quelques suggestions qui peuvent favoriser
la pérennisation de la société.
Ainsi, pour pallier aux difficultés de langue
anglaise, la direction a déjà fait un grand pas en
munissant la bibliothèque de l'entreprise des dictionnaires
anglo-français mis à jour, doit maintenant opter pour une
formation en temps réel de ses techniciens et principalement
en Business English une fois par semaine c'est à dire le samedi
qui est un jour presque souvent libre.
Ainsi, on espère qu'avec cet effort, dans un
futur très proche chaque technicien à NAVCOM pourra non
seulement comprendre parfaitement n'importe quel manuel anglais, mais
surtout dialoguer sans difficulté avec n'importe quel capitaine
pour faire connaissance d'une panne sans que la présence d'un
expert soit obligatoire.
Pour pallier à la difficulté en
informatique, NAVCOM s'est déjà démarquée en
munissant ses laboratoires d'ordinateurs performants pour
l'entraînement de son personnel technique. Il revient maintenant
aux techniciens de prendre compte du danger qu'est la non
maîtrise de l'informatique et de considérer cet handicap
comme une nécessité comparable à la croissance et
la pérennisation de toute l'entreprise.
A l'issu des cinq semaines de stage effectué
à NAVCOM, les tâches que nous avons eu l'occasion
d'effectuer nous ont montré que l'électronique
était un domaine riche et principalement l'électronique
maritime qui est très vaste au point où le temps
imparti a été vraiment juste pour l'étude de mon
thème . Ainsi, ce stage m'aura permis de faire face aux
appareils de navigation qui étaient tous nouveaux et assez
complexes tels que : le radar, l'échosondeur, le GPS etc..
et ainsi j'ai pu comprendre que nous avons tout un vaste champ
à parcourir. Ce qui m'a fait trouver en cela une motivation
d'affiner avec le temps mes recherches en électronique
maritime.
Sur le plan technique, ce stage m'a permis d'assimiler
avec clarté pleines de notions de télécommunication
qui, jusque là n'étaient connues que théoriquement
tels que : le bruit, le TOS, l'azimuth.
Ce stage m'a également permis de bien comprendre
les notions d'organisation et de fonctionnement d'une entreprise, la
notion de droit du travail, et du respect de la hiérarchie.
Sur le plan humain, à travers ce stage, j'ai
compris le bien fondé des relations humaines et du secret
professionnel de l'entreprise et le bien fondé du travail
d'équipe que l'esprit d'initiative sans laquelle aucune oeuvre
personnelle ne peut être réussie.
Ainsi, si le gouvernement pense à créer
une école qui forme dans les domaines aussi riches que
l'électronique maritime et aéronautique, ce sera une
grande poussée de l'électronique maritime au Cameroun et
partout dans la sous région.
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