Navigation par satellite : de nouvelles façons de trouver son chemin

Navigation device (JPG)Ils guident les conducteurs jusqu'à leur destination, leur indiquent où ils se trouvent sur une carte en ligne et améliorent la sécurité du trafic aérien et maritime : les services de localisation et de navigation par satellite font désormais partie de la vie courante grâce à la technologie GPS (Global Positioning System), très utilisée dans les voitures et sur les smartphones.

Développé initialement aux États-Unis dans les années 1970 pour la défense, le GPS s'est ouvert au monde civil dans les années 1990. Cette technologie repose sur un récepteur qui capte les signaux radio synchronisés précisément et délivrés par les satellites en orbite et qui calcule sa distance par rapport à chacune des sources.

Les signaux communiquant également la position de chacun des satellites sur son orbite, l'appareil peut combiner les informations pour déterminer la position de l'utilisateur en trois dimensions. Les signaux temporels précis émis par la constellation de satellites - 32 au total pour le GPS - peuvent délivrer également des données précises de temps et de synchronisation pour les réseaux et les téléphones mobiles.

Où en sommes-nous aujourd’hui ?

L'Union européenne procède actuellement au lancement de 30 satellites de son propre système mondial de navigation par satellite (GNSS) appelé Galileo, mais l'UE et les États-Unis ne sont pas les seuls sur ce marché. Bien d'autres pays et d'autres régions développent des systèmes de navigation par satellite : GLONASS en Russie, IRNSS en Inde, BeiDou en Chine et QZSS au Japon.

Plus de la moitié des téléphones mobiles en service en Europe et aux États-Unis disposent de la fonction GPS. Selon l'Agence du GNSS européen (GSA), le marché de la navigation par satellite continue de progresser rapidement avec 2 milliards d'appareils GNSS installés dans le monde en 2013.

La GSA estime que le marché mondial devrait atteindre les 250 milliards d'euros d'ici 2022 car la base d'installation des appareils GNSS a plus que triplé, atteignant les 7 milliards. Les entreprises européennes jouissent d'une forte position en matière de télécommunications et d'infrastructure ferroviaire, de production automobile et de fabrication d'antennes. L'essentiel de cette croissance est enregistré en dehors de l'UE et des États-Unis, il existe donc d'énormes opportunités pour l'innovation européenne si elle parvient à garder le rythme.

Nouveaux appareils et services évolutifs

En 2013, l'OEB a reçu plus de 13 500 demandes de brevet dans tous les domaines liés aux télécommunications et communications numériques, notamment en raison de l'essor des technologies pour smartphones et réseaux. Aujourd'hui, la navigation par satellite comporte une vaste part d'innovation avec plus de 3200 demandes de brevet européen reposant sur la navigation par satellite publiées jusqu'à présent.

Aujourd'hui, la plupart des conducteurs utilisent la navigation par satellite, qu'elle soit intégrée dans leur véhicule ou dans des appareils séparés. Les géomètres utilisent la localisation par satellite pour la construction de routes et le règlement de litiges sur l'utilisation des sols, tandis que les géologues et archéologues réalisent des cartes plus détaillées que jamais.

La technologie s'est étendue à l'aviation et à la navigation maritime. Le cyclistes et coureurs à pied l'utilisent également pour retrouver leurs itinéraires d'entraînement. Les photographes peuvent même déterminer l'endroit précis où ils ont pris chacune de leurs photos, l'enregistrer et le coder avec l'image.

La localisation par satellite ayant été ajoutée aux nouveaux appareils comme les smartphones ou les tablettes, les données GPS et GNSS sont associées à d'autres informations pour délivrer des services basés sur la localisation ou services LBS. En 2013, les plates-formes Apple et Android comptaient plus de 700 000 applications LBS. La GSA estime que 40% de toutes les applications utilisent des informations de localisation, par exemple les applications de réalité augmentée qui superposent des informations de localisation sur des images réelles.

Principaux brevets et dernières innovations

Navigation device (JPG)Le chipset GPS commercial qui a popularisé les services de navigation par satellite en les rendant moins chers et plus fiables a valu à ses inventeurs, Sanjai Kohli and Steven Chen, le Prix de l'inventeur européen en 2010 dans la catégorie correspondante. Auparavant les récepteurs GPS étaient chers et volumineux et reposaient sur des signaux émis par trois ou quatre satellites. En développant et en miniaturisant le « traitement asynchrone des signaux », cette équipe de recherche a réalisé des micropuces capables de « combler les vides » en présence d'un seul signal satellite et pouvant être produits en masse pour des appareils de consommation courante.

Nominé pour le Prix de l'inventeur européen en 2007 dans sa catégorie, Hakan Lans a breveté un système de navigation garantissant une plus grande sécurité pour les secteurs aéronautique et maritime et des itinéraires plus efficaces. Grâce à la  liaison de données en mode STDMA (Self-Organised Time-Division Multiple Access), les données de localisation par satellite, plus précises que les données radar, peuvent être transmises aux avions, aux navires, aux services de contrôle du trafic aérien et aux garde-côtes.

Plus récemment, en 2013, le concours européen de navigation par satellite a été remporté par la jeune entreprise Kinexon. Comme l'explique son PDG, le Dr Alexander Hüttenbrink, dans la vidéo ci-dessus, son système, en attente d'être breveté, utilise plusieurs petits capteurs se comportant comme des satellites ainsi que des stations de base à proximité, pour une localisation extrêmement précise en intérieur. Appliquées au sport, ces techniques permettent aux entraîneurs de suivre et de revoir les déplacements de leurs joueurs. Grâce à une précision 3D au centimètre près, le système peut être utilisé aussi dans les hôpitaux et les établissements de soins, où il peut même détecter le moment où le patient tombe.

Avenir : où allons-nous ?

La GSA prévoit l'arrivée de plus de 600 millions d'appareils compatibles GNSS dans l'UE d'ici 2022, les applications LBS et routières représentant l'essentiel du marché. Les applications agricoles comme le guidage des tracteurs et le pilotage automatique contribueront également à la croissance de ce secteur.

Les nouvelles réglementations sur le renforcement de la sécurité routière, maritime et aérienne, que ce soit au niveau européen, national ou international, généreront une plus forte demande de services GNSS. Par exemple, l'initiative de l'UE sur le tachygraphe numérique a pour but de réserver des temps de repos aux chauffeurs de poids lourds et le système eCall enverra automatiquement des données aux services d'urgence en cas d'accident. Les préoccupations exprimées à l'égard de l'environnement et de la sécurité favoriseront également les applications destinées à la surveillance du trafic, aux taxes routières, aux systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) ou au partage et à l'assurance de véhicules avec paiement à l'utilisation.

L'innovation dans ce secteur semble sur la bonne voie et grâce au GNSS nous gardons toujours le cap.

Screenshot from video on KINEXON – high-precision localisation inspired by satellitesLe PDG de Kinexon, le Dr Alexander Hüttenbrink, explique comment son système utilise plusieurs petits capteurs se comportant comme des satellites pour une localisation extrêmement précise en intérieur – pour des applications dans les entraînements sportifs et les hôpitaux.




Trends in GNSS applications:

Cumulative core revenue 2012-2022

Cumulative core revenue graph (GIF)

Source: http://www.gsa.europa.eu/market/market-report

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