Galileo (système de positionnement)

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Logo du projet Galileo, inspiré de celui de l'Agence spatiale européenne et du drapeau européen.

Le programme Galileo est un système de positionnement par satellites (radionavigation) développé par l'Union européenne et incluant un segment spatial dont le déploiement doit s'achever vers 2020. Comme les systèmes américain GPS, russe GLONASS et chinois Beidou, il permet à un utilisateur muni d'un terminal de réception d'obtenir sa position. La précision attendue pour le service de base, gratuit, est de 4 mètres horizontalement et de 8 mètres en altitude. Un niveau de qualité supérieur sera fourni dans le cadre de services payants proposés aux professionnels.

Le segment spatial de Galileo sera constitué à terme de 30 satellites dont 6 de rechange. Chaque satellite, d'une masse d'environ 700 kg, circule sur une orbite moyenne (23 222 kilomètres) dans trois plans orbitaux distincts ayant une inclinaison de 56°. Ces satellites émettent un signal qui leur est propre et retransmettent un signal de navigation fourni par le segment de contrôle de Galileo. Ce dernier est constitué par deux stations chargées également de surveiller l'orbite et l'état des satellites.

Le projet Galileo, après une phase de définition technique qui débute en 1999, est lancé le avec la signature d'un accord entre l'Union européenne et l'Agence spatiale européenne chargée du segment spatial. Une des motivations principales du projet est de mettre fin à la dépendance de l'Europe vis-à-vis du système américain, le GPS. Contrairement à ce dernier, Galileo est uniquement civil. Le projet parvient à surmonter l'opposition de certains membres de l'UE et d'une partie des décideurs américains ainsi que les difficultés de financement (le coût final est évalué à 5 milliards d'euros). Les tests de Galileo débutent fin 2005 grâce aux lancements des satellites précurseurs Giove-A et Giove-B en et . Les premiers satellites en configuration opérationnelle (FOC) sont lancés en . Au , vingt-deux satellites ont été lancés, dont 14 sont opérationnels et 4 en cours de mise en service[1]. Les premiers services de Galileo sont opérationnels depuis le [2],[3]. La précision maximale ne sera pas atteinte avant 2020, lorsque 24 des 30 satellites seront opérationnels[3],[4]. En , Galileo compte déjà près de 100 millions d'utilisateurs[5].

Caractéristiques du système Galileo

Logo de l'Agence spatiale européenne.

Galileo est un projet européen de système de positionnement par satellites (radionavigation) qui pourra être « couramment utilisé dans les transports maritimes, aériens et terrestres, les opérations de secours et de sauvetage, les travaux publics, la prospection pétrolière, l'agriculture, ou tout simplement associé à la voiture ou au téléphone mobile dans la vie de tous les jours[6] ».

Il garantit l'autonomie de l'Union européenne vis-à-vis des États-Unis et de la Russie dans ce domaine stratégique, notamment dans les applications militaires, et déploie des facultés avancées par rapport à celles actuellement offertes par le GPS des États-Unis[6] ou GLONASS de la Russie, ou encore le projet Beidou/Compass chinois. Cette indépendance est importante, car le GPS souffre de nombreuses restrictions sur la précision du positionnement (de l'ordre de 20 mètres pour le signal gratuit), sur la fiabilité ou sa continuité (le positionnement peut être impossible dans certaines zones du globe et/ou à certains moments, pour des raisons techniques et/ou politiques[7]).

Sous contrôle civil

Le système est sous contrôle strictement civil, contrairement aux autres systèmes existants qui sont eux sous contrôle militaire.

Les deux responsables du projet sont :

Pour cette occasion, une entreprise commune, European Satellite Navigation Industries (ESNIS), anciennement Galileo Industries (GAIN), a été créée en . Son siège est situé à Bruxelles, en Belgique. Après l'échec de ce mode de financement, une nouvelle solution a été mise en place à partir de la fin 2007 : un financement direct de l'ESA, sans l'intermédiaire ESNIS.

Selon les estimations le programme devrait créer entre 15 000 et 20 000 emplois[8] en Europe[9] et 2 000 emplois permanents liés à son exploitation[9].

Signaux sur 3 bandes

Galileo diffuse ses signaux sur 3 bandes (E1, E5, E6) :

  • pour les services gratuits (OS pour « Open Service ») : E1B, E1C, E5aI, E5aQ, E5bI, E5bQ ;
  • pour le service commercial (CS pour « Commercial Service ») : E1B, E1C, E5bI, E5bQ, E6B, E6C ;
  • pour le service public réglementé (PRS pour « Public Regulated Service ») : E1A, E6A.

Services Galileo

Quatre services sont prévus[10] :

Le service ouvert (ou « OS » pour Open Service
c'est le service qui correspond à l'utilisation civile du GPS actuel. Le service ouvert fonctionne sur deux bandes de fréquences[Note 1] : 1 1641 214 MHz et 1 5631 591 MHz. Un récepteur qui utilise les deux bandes de fréquences peut obtenir une précision horizontale de moins de 4 mètres et une précision verticale de moins de 8 m. Si le récepteur n'utilise qu'une des deux fréquences, il aura une précision horizontale de moins de 5 m et une précision verticale de moins de 35 m, ce qui est comparable aux performances du GPS actuel. Pour ce service, aucune information d'intégrité n'est assurée. C'est ce service qui est principalement utilisé par les particuliers ;
Le service commercial (ou « CS » pour Commercial Service
en échange d'une redevance versée à l'opérateur Galileo, il offrira de nombreux services à valeur ajoutée (garantie du service, intégrité et continuité du signal, meilleure précision de la datation et des données de positionnement, ou encore la diffusion d'informations chiffrées à l'aide de deux signaux supplémentaires). Ce service utilisera les deux bandes de fréquences du service ouvert, ainsi qu'une bande de fréquence supplémentaire de 1 260 à 1 300 MHz, ce qui permet une précision inférieure à 1 mètre. Les signaux du service commercial peuvent également être complétés par des signaux provenant de stations terrestres pour atteindre une précision inférieure à 10 cm. Ce seront principalement les abonnements à ce service qui assureront le financement de Galileo ;
Le service public réglementé (ou « PRS » pour Public Regulated Service
il s'adresse en priorité aux utilisateurs remplissant une mission de service public, très dépendants de la précision, de la qualité du signal et de la fiabilité de sa transmission (services d'urgence, transport de matières dangereuses, etc.). Comme ce service doit être disponible en tout temps, il utilise deux signaux à part et dispose de plusieurs systèmes prévenant un brouillage ou un leurrage du signal. Il est également chiffré et disponible seulement sur des récepteurs spécifiques ;
Le service de recherche et secours (ou « SAR » pour Search And Rescue service
il permet de localiser l'ensemble du parc des balises Cospas-Sarsat 406 MHz et de renvoyer un message d'acquittement vers les balises en détresse. La réglementation et la définition des fonctions sont à la charge de l'Organisation maritime internationale (OMI) et de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI).

Note : un cinquième service dit « Safety-of-Life », initialement prévu pour être certifiable et utilisé pour l'aviation civile, a été abandonné.

Une participation au service dit « Integrity Monitoring Service » (IMS) est prévue pour la date d'achèvement (vers 2020)[11].

Galileo complémentaire avec le système EGNOS

Le European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) est le premier programme européen de navigation et de positionnement par satellites. Il a été ouvert au grand public et aux entreprises le . En attendant que le système de trente satellites de Galileo (en orbite quasi-circulaire) soit déployé, des satellites géostationnaires ont été lancés ou utilisés. Les deux premiers ont été lancés en , suivis de deux autres en  ; les suivants jusqu'en 2014. Trois sont opérationnels (voir tableau dans l'article EGNOS).

EGNOS préfigure Galileo. Ce réseau de 34 stations terrestres corrige les signaux des systèmes de positionnement du GPS américain et du GLONASS russe dans leurs versions actuelles et futures. Grâce à l'interopérabilité du GPS et de GLONASS, EGNOS améliore à la fois leur fiabilité et leur précision[12] : la précision nominale du GPS, de 20 mètres environ, passe ainsi à une précision horizontale de 2 mètres avec EGNOS, avec des signaux fiables. EGNOS est épaulé par des satellites qui lui sont propres. Début 2012, ils étaient au nombre de trois, dont deux opérationnels (Atlantic Ocean Region-East et ARTEMIS) et le troisième servant de plateforme de tests (Europe Middle East Africa). Ils ont été rejoints depuis par deux autres satellites : Sirius 5 (SES-5), en orbite depuis le [13] et qui remplacera Atlantic Ocean Region-East, et Astra-5B, en orbite depuis le [14] et qui remplacera ARTEMIS. Le rôle du satellite de test a été transféré de Europe Middle East Africa à ARTEMIS depuis le .

EGNOS est surtout utile pour la navigation aérienne. La précision verticale qu'il apporte améliore grandement celle du GPS seul, ce dernier étant généralement suffisant pour les usages courants. C'est un système de GPS différentiel qui a des équivalents pour d'autres parties du monde. Tous ces systèmes sont compatibles entre eux, ce qui permet aux équipements (compatibles) GPS d'utiliser l'apport du WAAS, du MSAS (en) et de EGNOS sur leurs continents respectifs.

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