GNSS pourquoi les satellites n'ont-ils pas tous une orbite géostationnaire ?

[Gona]

Bonjour.

La question est dans l'intitulé. Merci à ceux et celles qui veulent bien m'éclairer.
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[coussin]

Parce que on ne veut pas que le satellite soit toujours au dessus du même endroit ?

[jacknicklaus]

Quel serait l'intérêt ? Eléments de réponse
- Les satellites d'observation ont une mission précise, qui nécessite de balayer une large partie de la surface terrestre. Rester en géostationnaire ne fait pas sens.
- plus c'est haut (orbite géostationnaire = 36.000 km, orbite ISS = 400 km) plus c'est cher

[GBo]

La question est-elle de savoir pourquoi aucun système de géolocalisation par satellites n'utilise de satellite géostationnaire ?
Ou alors plus primitivement pourquoi y a t'il des satellites qui sont géostationnaires et d'autres non, indépendamment des systèmes de géolocalisation ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[jacknicklaus]

La question est-elle de savoir pourquoi aucun système de géolocalisation par satellites n'utilise de satellite géostationnaire ?

inexact. Le système chinois Compass prévoit l'usage de 5 géostationnaires (entre autres)

Ou alors plus primitivement pourquoi y a t'il des satellites qui sont géostationnaires et d'autres non, indépendamment des systèmes de géolocalisation ?

Euh.. Tu lis les réponses qui t'ont été déjà faites , ou pas ?

[GBo]

@jacknicklaus: je ne vois pas en quoi les réponses qui ont été apportées (en même temps que je rédigeais ma propre question, regarde le minutage...) éclairent sur les intentions du questionneur puisqu'il n'est pas intervenu depuis pour confirmer ou infirmer la bonne compréhension. Par ailleurs j'apprécierais un ton plus amical à mon endroit, merci d'avance.

[jacknicklaus]

. Par ailleurs j'apprécierais un ton plus amical à mon endroit, merci d'avance.

oups désolé. J'ai confondu le ppo "Gona" et toi "Gbo".

[GBo]

GBo s'il te plait, je suis susceptible sur le respect de la casse en plus.

[GBo]

inexact. Le système chinois Compass prévoit l'usage de 5 géostationnaires (entre autres)

Ceci dit, en attendant Glona : effectivement je n'étais pas au courant mais je suis intéressé de savoir pourquoi ils feraient ça, si tu as des articles précis ? (y compris en anglais).
merci d'avance jack,
GBo

[jacknicklaus]

Hello.

tu as cette source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Beidou qui elle même cite pas mal de publications et autres sources.
Mais je ne sais pas si tu y trouveras une réponse à ta question.

[GBo]

Merci. Rien que le début est sujet à discussion :

Le projet Beidou avait été initié en 1983 par la proposition de Chen Fangyun de développer un système de navigation utilisant deux satellites géostationnaires. L'idée a été mise en pratique en 1989 avec deux satellites de communication de type DFH-2/2A. Ce test a montré que la précision de ce système à « deux satellites » était comparable à celle du GPS américain.

Alors là... 2 satellites seulement, faudra qu'on m'explique.

[FC05]

Je vois plusieurs raisons :

Un satellite géostationnaire est plus loin donc le signal a besoin d’être plus puissant.
Les places sur l'orbite géostationnaire sont limitées.
Sa position étant fixe, il est plus facile de brouiller les communications montantes.

[GBo]

Oui il y a aussi le fait qu'on ne les voit pas de partout depuis tous les endroits habités, et que (je l'ai lu dans les textbooks et pratiqué en télécomm comme source d'horloge) il fallait en "voir" au moins 4 à un moment donné dans son ciel pour bien faire, d'où mon étonnement quant à un système qui n'utiliserait que 2 satellites en tout et pour tout (géo ou pas). Je pense à une coquille de wikipédia du lien posté en #10....

[Gona]

Un satellite géostationnaire est plus loin donc le signal a besoin d’être plus puissant.
Les places sur l'orbite géostationnaire sont limitées.
Sa position étant fixe, il est plus facile de brouiller les communications montantes.

Donc, ce seraient ces facteurs qui seraient déterminants ? Car du côté des avantages, j'imagine qu'au plus haut sont les satellites, au plus ils sont visibles sur une zone plus étendue. On pourrait penser aussi qu'il est plus facile pour le récepteur, de capter de manière fiable les données venant d'un satellite étant fixe par rapport à lui, plutôt qu'en déplacement.

[GBo]

Donc, ce seraient ces facteurs qui seraient déterminants ? Car du côté des avantages, j'imagine qu'au plus haut sont les satellites, au plus ils sont visibles sur une zone plus étendue. On pourrait penser aussi qu'il est plus facile pour le récepteur, de capter de manière fiable les données venant d'un satellite étant fixe par rapport à lui, plutôt qu'en déplacement.

Et si la portion de ciel qui va bien coté Sud est bouchée par un obstacle, immeuble, montagne ? (je parle pour nos contrées presque nordiques mais l'inverse est vrai dans l'autre hémisphère).

[Gona]

Et si la portion de ciel qui va bien coté Sud est bouchée par un obstacle, immeuble, montagne ? (je parle pour nos contrées presque nordiques mais l'inverse est vrai dans l'autre hémisphère).

Ok, mais ce que tu dis est encore plus vrai pour des satellites en positions plus basses.

[GBo]

Non parce qu'eux ne sont pas stationnaires justement, et qu'il y en a une "constellation" pour que ça marche (24 satellites minimum en tout).
L'inconvénient du fait qu'ils bougent n'en est pas un puisque de toute façon il n'y a pas le choix, sauf à restreindre les conditions d'utilisation (par exemple la solution chinoise ne marchait - sur le papier - qu'en chine pardi, ce que wiki a oublié de préciser.

[GBo]

PS. source de mon info pour la pré-étude chinoise de 1983 :
"The Chinese GNSS -- System development and policy analysis" (Li Chengzhi)

In the 1980s China’s aerospace field and related scientists again raised the question of developing a navigation satellite. The development of the USA’s GPS and Russia’s Glonass system was very complex and costly, and China’s economic position of the time could not support such a large investment. Since the 1970s Chinese studying abroad had been investigating the single-star, binary-star, triple-star and other regional navigation and positioning programs[9]. In 1983 scientist Chen Fangyun and others independently proposed the binary-star navigation concept for feasibility. The main subsystem included two navigation satellites located in geostationary orbit (GEO), with an orbit interval of 60°. Because the position in which the satellite flies over the Earth is fixed, the number of craft required for navigation was greatly reduced. Just two satellites could fully cover Chinese territory and offshore areas, so the cost of the system was lower and maintenance costs were also reduced [...]

cdlt,
GBo

[Benzki]

Merci. Mais quel était la troisième source pour la triangulation en Chine ? (Et si j'ai bien compris, il en faut 4 pour déterminer en plus des coordonnées habituelles, l'altitude également.

[GBo]

L'altitude peut être connue autrement (altimètre), donc ça résout peut-être l'intersection avec les deux autres sphères, j'avoue que je me gratte la tête aussi !

EDIT : je n'ai pas trouvé le papier chinois mais le système GEOSTAR n'utilisait que deux satellites en orbite géo également:
http://www.rdss.com/geostar-1990.gif
Source: http://www.rdss.com/

A creuser !

[GBo]

Ah oui suis-je bête, le camion est sur une sphère (la terre) et on connait la distance qui le sépare du centre de la terre sans besoin de satellite

[Gwinver]

Bonsoir.

GNSS pourquoi les satellites n'ont-ils pas tous une orbite géostationnaire ?

Ce serait possible comme expliqué.
Mais cela peut se heurter à certaines réalités.
L'orbite géostationnaire est déjà très encombrée par les satellites de télécommunication.
Il y a ensuite un problème de bilan de liaison.
Cette orbite est beaucoup plus haute que celle des satellites GPS.
Cela demanderait donc une forte puissance d'émission (et/ou une grande antenne) des satellites pour une réception par une simple antenne comme celle des navigateurs et des smartphones. Comme les fréquences sont assez basse (1.6 GHz) la taille de l'antenne serait donc très grande pour une utilisation par un petit appareil.
Naturellement, un système plus important au sol pourrait le faire.
Il y a aussi une difficulté sur le nombre de satellites en vue, ainsi que sur leur éloignement. Un récepteur GPS peut couramment recevoir près d'une dizaine de satellites et faire le tri des meilleurs reçus. Mais la visée vers l'orbite géostationnaire nécessite un dégagement vers le sud.
Il serait moins facile de disposer de la vue de 4 satellites correctement placés.

[jiherve]

L'altitude peut être connue autrement (altimètre), donc ça résout peut-être l'intersection avec les deux autres sphères, j'avoue que je me gratte la tête aussi !
bonsoir,
E
A creuser !

le soucis c'est que l’altimétrie repose soit sur une mesure barométrique , on oublie la précision hors calibration permanente (QFE en aero)soit sur le GPS (avec MNT pour le top) la bête se mord la queue!
JR

[Gona]

L'orbite géostationnaire est déjà très encombrée par les satellites de télécommunication.

J'en profite pour une petite question subsidiaire : l'orbite géostationnaire fait quasi 265.000 kilomètres. On pourrait penser que ce n'est pas la place qui manque. Il y a donc des explications techniques : risque d'interférences ? , autres ?

[GBo]

le soucis c'est que l’altimétrie repose soit sur une mesure barométrique , on oublie la précision hors calibration permanente (QFE en aero)soit sur le GPS (avec MNT pour le top) la bête se mord la queue!JR

Pas vraiment puisqu'on parle de systèmes historiques qui n'ont pas survécu au GPS proprement dit (avec le G pour Global, ce que ne sont pas ces systèmes historiques à 2 satellites géo justement).
Je viens de tomber sur ce papier, hors GPS il y aurait une deuxième méthode (en plus de celle de l'altimètrie), c'est la "digital map" :

Double-Star is to use two stationary orbit satellites to locate the target which is located in the overlay area of the the satellites' wave-beam. The two satellites can only supply two equations. In order to get the three-dimensional position of the target, the altitude or the geocenter distance of the user must be given [1]. There are two methods to get the altitude of the user, one is the barometer brought with the user; the other is the digital map in the controlling center [...]

La suite sur :
Effect of Altitude Error on Position Precision of Double-Star Position System (LIN Xueyuan et al.)
https://www.tandfonline.com/doi/pdf/...eedAccess=true

[GBo]

Il y a donc des explications techniques : risque d'interférences ? , autres ?

Mon argument du post #15 ne t'a donc pas convaincu, je refais : ces satellites sont dans le plan équatorial.
Voici donc ce que ça donne avec la télé par satellites stationnaires (photo souvenir):


Source de l'image: http://elieboridy.com/documents_util...plication.html

Sur la face Nord du HLM, il n'y a pas de bonne réception possible !
Des sat GPS en revanche, il y en a partout !

[Gona]

Mon argument du post #15 ne t'a donc pas convaincu

Sisi, tu m'as bien convaincu, c'était une question subsidaire hors sujet, qui était plutôt en réaction à :"Les places sur l'orbite géostationnaire sont limitées." de FC05, qui était une remarque d'ordre générale pour les satellites qui ont besoin d'être sur du géostationnaire (hors GNSS donc)...

[GBo]

Ah d'accord, question 1 répondue donc

[Gwinver]

Bonsoir.

Les places sur l'orbite géostationnaire sont limitées.

Bon, j'accepte d'avoir fait vite.

En fait, il y a pas mal d'aspects.

Pour faire un point GPS, il faut au moins 3 satellites bien reçus, et, vu du sol ave une élévation suffisante pour la réception limite la partie de l'orbite accessible. Disons, pour un point du globe environ un tiers.
A cela, il faut ajouter que les positions occupées par les satellites de télécommunications et télédiffusions (majoritairement placés au-dessus des terres émergées), aujourd'hui, il y a 300 satellites sur l'orbite.
Il faut aussi une liaison montante, et, vu du sol, les diagrammes de rayonnement des antennes utilisées font qu'il est quasiment impossible de ne viser qu'un seul satellite, ce qui rends les plans de fréquence très complexes pour éviter les interférences entre systèmes. Aujourd'hui, les bandes passantes nécessaires sont très larges, et il y a peu de bandes de fréquence dédiées au spatial.

Il faut aussi considérer l'algorithme de maintien de la position. Un satellite géostationnaire n'est pas immobile par rapport au sol, mais décrit une trajectoire en forme de 8 autour de la position moyenne sous l'influence des autres planètes et du soleil. Cette trajectoire s'élargit progressivement jusqu'à devenir trop grande pour garder un contact simple et déborder sur la zone réservée aux satellites voisins. Il faut alors ramener le satellite à sa position moyenne, ce qui consomme du carburant à bord du satellite, et impacte donc sa durée de vie (c'est d'ailleurs la principale limitation de durée de vie d'un satellite géostationnaire). Ceci influe sur la distance possible entre satellites.

Autre point que je n'avais pas encore abordé, l'orbite géostationnaire bénéficie d'une mauvaise visibilité à mesure que l'on se déplace vers le nord. En France, l'élévation est de l'ordre de 45°, ce qui rendrait un positionnement impossible dès qu'un obstacle est à plus de 45° d'élévation depuis l'utilisateur. Autrement dit, aucune fiabilité en ville, puisqu'il faudrait disposer simultanément de ce dégagement dans au moins 3 directions significativement distinctes mais vers le sud (par exemple : SW, Sud et SE), il en est de même en forêt. Les GPS (je parle ici du récepteur de signal GPS, pas d'un navigateur GPS de voiture complet) font déjà fréquemment des erreurs de plusieurs centaines de mètres sur une route en forêt malgré la possibilité de choisir des satellites presque au-dessus (disons avec une élévation supérieure à 45° et allant jusqu'à 90°).

[Gona]

Bonjour et merci pour toutes ces explications fort intéressantes.
Il me reste juste un doute pour l'ancien système chinois à 2 satellites géostationnaires. J'ai parcouru le lien donné par GbO, mais il est assez technique.
Sauf erreur de ma part, avec 2 satellites seulement, 2 positions différentes au sol peuvent donner les mêmes décalages reçus au sol (à ces deux positions) provenant des signaux des 2 satellites. Et donc l'astuce, pour les départager, ce serait l'altitude au sol (renseigné par un autre système) qui permet d'arbitrer, étant donné qu'il est improbable des trouver les 2 positions avec la même altitude ? Est-ce cela ? Je sollicite par avance votre indulgence au cas où je dis une grosse bêtise.