Le GPS et autres aides à la navigation

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LE GPS

Le Global Positioning System (que l'on peut traduire en français par « système de positionnement mondial »), plus connu sous son sigle GPS, est le principal système de positionnement par satellite mondial actuel, et de plus il est également actuellement le seul à être entièrement opérationnel. Ce système mis en place par le Département de la Défense des États-Unis peut permettre à une personne de connaître la position d'un objet sur la surface de la Terre dès l'instant que celui-ci est équipé du matériel nécessaire au fonctionnement du système. Cet objet peut être la personne elle-même, lui permettant ainsi de s'orienter sur terre, sur mer, dans l'air ou dans l'espace (au voisinage de la Terre). Le GPS utilise le système géodésique WGS84, auquel se réfèrent les coordonnées calculées grâce au système.
Le premier satellite expérimental fut lancé en 1978, mais la constellation de 24 satellites ne fut réellement opérationnelle qu'en 1995.

Le choix du GPS:

Il y a des tas de modèles de GPS. Ils sont de plus en plus sophistiqués. Chacun choisira en fonction de son type de bateau, de son type de navigation et de son budget. Pour notre part, nous avons une grande préférence pour les modèles ultra simples, fixes ou portables dotés d'une possibilité d'alimentation par la batterie du bord. Ce sont les moins chers, ils fournissent les informations basiques suffisantes et permettent encore de faire fonctionner ses neurones. Une entrée/sortie de données NMEA au dernier standard est bien pratique. Attention de choisir le type de sortie (USB, Série...) correspondant à son PC.  

 

Surtout,bien lire la notice avant ! Ne pas hésiter à passer quelques heures à se mettre l'appareil en main.

Les abréviations utilisées par le GPS ne sont pas toujours parlantes : Ne pas hésiter à se faire une fiche «pense-bête» affichée visiblement pour savoir à tout moment à quoi correspondent COG, BRG ...etc.

Il convient également de garder à l'esprit qu'un GPS  peut tomber en panne. Si cela arrive en vue d'une côte connue, par bonne visibilité et conditions de mer idéales, on peut facilement s'en sortir. Mais si la pane arrive sur une côte moins connue, dans une région de cailloux, avec de la brume et, pour couronner le tout, une mer qui se lève, celui qui aura tout misé sur l'électronique pourra se faire quelques frayeurs...

 

Attention aux erreurs:

Quand on navigue à l'estime, la précision de la navigation dépend de la somme des petites erreurs qui s'accumulent les unes aux autres et qui peuvent finir par donner un écart important entre la position réelle et celle ou l'on croit être. Quand on navigue au GPS il peut y avoir aussi des erreurs qui s'accumulent. Il est vrai que normalement les écarts sont moins importants mais comme la confiance incite à se donner moins de marge de sécurité, le danger est le même.

Première source d'erreur: Le système géodésique utilisé.

Les cartes du SHOM sont pour la plupart en système européen ED50 (European 1950). Les ouvrages de type «Pilote côtier» utilisent le système WG84 (World Geodesic System 1984).

Par défaut, le GPS est réglé en usine sur le système WGS84.
A chaque changement de carte ou de document, (instructions nautiques, livre des feux, autre document style «Pilote côtier»), il faut vérifier le système géodésique utilisé par le document.  

Deuxième source d'erreurs : Les unités de mesure  

Bien Vérifier que toutes les valeurs sont bien exprimées dans l'unité de mesure que vous utilisez. Un GPS peut également être programmé pour fonctionner à terre et exprimer les valeurs en mètres ou Kilomètre par heure. La vitesse doit être exprimée en nœuds (KT pour Knots) et la distance en milles (NM pour nautical mille).

Troisième source d'erreurs : Le signal émis par les satellites

Le GPS garde une erreur variable qui dépend du nombre de satellites qu'il capte et de leur position dans le ciel. Une faible qualité de la géométrie des satellites peut donner une information dégradée. Il suffit pour s'en convaincre de relever les positions indiquées par l'engin alors que l'on revient régulièrement à la même place, amarré à un ponton. 

Quatrième source d'erreurs : La fiabilité du calcul

On utilise souvent les indications de cap donnés par le GPS. Ce cap n’est pas un cap constaté par rapport à une référence, comme c’est le cas avec un compas magnétique, Le cap annoncé par le GPS est le résultat d’un calcul. C’est un vecteur calculé entre deux positions. Les positions sont affectées de la somme des erreurs possibles. Si le bateau ne va pas vite, l’écart entre les deux positions n’est pas assez important et le vecteur qui en résulte peut être discutable. Plus la vitesse augmente, plus l’écart entre les positions calculées est important et plus le cap donné est fiable.  

Cinquième source d'erreurs : La mauvaise utilisation des «waypoints»

Chacun des waypoints enregistrés dans mon appareil porte un noms (et pas un numéro). Mais mon GPS ne permet que 6 caractères pour un nom ! J'ai donc à bord un relevé complet de mes waypoints avec leur position et leur description.

Attention aussi à la précision du waypoint : Le GPS donne les coordonnées du bateau en longitude et latitude. La aussi on peut choisir le mode d'affichage. Ce que l'on utilise en général est l'affichage des chiffres sous la forme degrés et minutes d'arc. Exemple N 48°50'541 est une latitude puisque précédée de N pour Nord; 48 sont les degrés; 50 sont les minutes et  541 millièmes de minute. Ce ne sont pas des minutes et des secondes... Quand on fait du rase cailloux il faut en tenir compte de ces millièmes: Dans ce cas ci, il valent un kilomètre ! (1 minute de latitude égale un mille égale 1852 mètres. 541 millièmes font donc 1,852 multiplié par 541 soit: 1001,93 mètres).

Prenons la valeur 48°50'541 comme exemple :

Si cette valeur est un waypoint, elle peut être donnée suivant différents degré de précision :

Le livre des phares indiquera N 48°50''5 soit une précision au 1/10eme de mille = 185 mètres 

Le Pilote côtier indiquera N 48°50'54 soit une précision au 1/100eme de mille = 18,5 mètres

Un waypoint relevé indiquera 48°50'541 soit une précision au 1/1000eme de mille = 1,85 mètres

Là encore, en cas de rase cailloux, on comprend l'importance de la précision du waypoint.

Sixième source d'erreurs : Le choix du Nord

Le GPS a en général la possibilité de tenir compte ou non de la déclinaison. Cette différence entre le Nord géographique (Nord vrai) et le Nord magnétique est une notion bien assimilée quand on fait de la navigation traditionnelle. Quand on utilise le GPS, on peut lui demander qu'il tienne compte de la déclinaison de façon automatique. Il faut donc savoir comment est réglé le GPS vis à vis du nord.

A notre avis, pour simplifier les choses, il est préférable de régler le GPS pour qu'il donne ses informations par rapport au Nord vrai. Cela permet de transposer les chiffres (cap, route, azimut...) directement sur la carte sans devoir faire de corrections autres que celles du système géodésique. C'est une source d'erreur en moins.  

 

Naviguer avec un GPS

Le GPS ne fait pas perdre le sens marin si il est utilisé comme aide à la navigation.

Un GPS nous fournit la position du bateau exprimée en latitude et en longitude ainsi que l'heure fournie par les satellites. 

Par calcul, en comparant chaque position relevée il peut nous fournir : 

  • La route que le bateau est en train de faire par rapport au fond (COG)  

  • La vitesse du bateau sur le fond. (SOG) Il ne remplace pas le loch qui indique la vitesse surface.  

  • L'azimut d'un waypoint par rapport à la position présente (BRG)   

  • La distance entre la position présente  et un  waypoint (DST)

Le mode d'utilisation du GPS est bien évidement différent suivant le type de navigation côtière ou hauturière. 

 

Navigation Hauturière

Les obligations du chef de bord restent les mêmes, avec ou sans GPS, notamment en ce qui concerne le livre de bord. On y consigne les données rapportées par les instruments et celles observées directement par le navigateur. Quand tout le reste peut tomber en panne, il est la seule mémoire qui permette de poursuivre la navigation par l'estime. Il faut donc tenir à jour le livre de bord avec les positions respectives du bateau. On utilisera un modèle permettant d' exploiter au mieux les infos du GPS. 

Il n'est pas interdit (...) de se servir de son compas à pointe sèche pour reporter sa position sur les cartes papier.

 

La cartographie électronique

C'est beau, c'est pratique... Juste deux remarques : La première est que ça peut tomber en panne sans prévenir et, dans ce cas, on est heureux de posséder à bord la bonne vieille carte papier (surtout si l'on a tracé sa position au fur et à mesure...).  La deuxième est que les cartes électroniques ne sont que la copie des cartes papiers dont les relevés ne sont pas toujours exacts. 

 

LE GPS DIFFÉRENTIEL (DGPS)

Le GPS différentiel est un système sui corrige localement les erreurs du GPS. Le principe du DGPS est basé sur le fait qu'en des points voisins, les effets des erreurs de mesure sont très semblables : il suffit donc d'observer en un point connu les fluctuations des mesures, et de les transmettre à un récepteur observant les mêmes satellites, pour permettre à celui-ci de corriger une grande partie des erreurs de mesure, qu'elles soient liées au satellite (horloge), aux conditions de propagation (effets troposphériques, etc.) ou à des fluctuations volontaires du signal émis. On peut ainsi passer d'une précision de l'ordre de 10 à 20 mètres à une précision de 5 à 3 mètres sur une grande zone (plusieurs milliers de km) à partir d'un ensemble de stations fixes, idéalement réceptrices des mêmes satellites que les terminaux mobiles et qui calculent en permanence l'erreur de positionnement du GPS (puisqu'elles connaissent exactement leur position) et transmettent cette information par radio ou par satellite (INMARSAT ou autre).

 

LE TRACEUR DE CARTES

Ce système visualise une carte marine digitalisée, représentant la route où se trouve le navire. La route fond suivie, la vitesse surface et fond, le courant etc. sont affichés de manière permanente.

La tendance est au traceur autonome (doté de sa propre antenne pour recevoir les données GPS). D'ou la tentation de le confondre avec ... un GPS.

Personnellement, nous trouvons qu'un traceur seul ne sert pas à grand chose et ne remplace pas un GPS de base. Certaines fonctions comme la mise en mémoire de Waypoints d'une manière simple ne sont pas présentes ou sont si compliquées à utiliser que même le détaillant s'y perd !. De plus, on constate que nombreux sont les possesseurs de ce type de traceurs qui ne savent pas lire une carte marine !!! Nous lui préférons le GPS avec lecteur de carte intégré disposant de toutes les fonctions d'un GPS basique. 

GPS portable mais pouvant fonctionner sous alimentation 12 volts

GPS fixe

 

GPS avec lecteur de cartes

 

GPS combiné avec sondeur

Écran avec cartographie permettant de visualiser les résultats de plusieurs appareils

 

 

 

LE SONDEUR

L'écho-sondeur ou "sondeur", est un appareil électronique de détection subaquatique. Il "lit" les fonds, mesure la profondeur et détecte la présence d'obstacles ou de poissons à la verticale du bateau. Ces informations sont généralement transmises sous la forme d'une image défilant sur un écran.

Le principe est le suivant: une impulsion électrique est envoyée par le sondeur (boitier) à la sonde (immergée). Cette sonde contient un cristal qui transforme l'impulsion en une vague d'ultrasons dirigée vers le bas, selon une fréquence prédéfinie : en général 200 KHz (kilo Hertz) pour un sondeur eau douce et 50 KHz pour un sondeur mer.
principe du sondeurCette onde ultrasonique se déplace sous l'eau à une vitesse constante d'environ 1500 m par seconde. Quand elle rencontre un objet subaquatique comme un poisson ou simplement le fond, une partie du son est réfléchie et renvoyée vers la source, c'est à dire la sonde. Celle-ci joue alors de rôle de récepteur et transmet l'écho de retour au sondeur ou il est converti et amplifié.
En calculant la différence de temps entre l'émission et la réception, le sondeur détermine la profondeur de l'objet, ou plus exactement sa distance par rapport à la sonde (ce n'est pas exactement la même chose). Un sondeur peut mesurer des intervalles de temps inférieurs à un millième de seconde.
Les échos retournés sont analysés et affichés sur l'écran du sondeur. Cette "image" instantanée se décale d'un cran (un pixel) à chaque nouvelle impulsion, si bien qu'après plusieurs impulsions on obtient à l'écran une sorte de représentation en deux dimensions du relief du fond, et des objets qui se trouvent entre le fond et la surface. Cette image ne donne qu'une vision très imparfaite de la réalité, et sans une certaine expérience on peut facilement être induit en erreur. 
Aussi imparfaite que soit cette représentation du monde subaquatique, elle constitue néanmoins une formidable source d'informations pour le pêcheur, puisqu'elle lui donne une idée du relief, de la nature du fond, de la présence ou absence de poissons, de leur comportements, etc. et ce même à des profondeurs importantes.

Fini le sondeur de Papa ! Comme tous les instruments de bord, l'affichage est digital. Ces nouveaux sondeurs ont plusieurs échelles de lecture et peuvent émettre des alarmes. Certains modèles comportent un interfaçage avec un GPS ou un Traceur et comportent des fonctions telles que "entrée de points de route", "Go To" etc. utile quand on a acheté un magnifique traceur qui ne comporte aucune de ces fonctions !

On trouve également des "Sondeurs-GPS" qui regroupent ces fonctions en un seul appareil. Notre avis sur ce point est que pour une activité axée sur la pêche dans des bases connues, ce type d'appareil est parfait. Nous serons plus réservés en navigation hauturière.

Un sondeur  simple

Combiné sondeur-GPS

 

LA VHF

La VHF, abréviation de Very High Frequency (très haute fréquence, ce qui correspond à la fréquence d'émission en ondes métriques), est un émetteur-récepteur radiophonique qui permet de communiquer : 

  • de navire à navire, 

  • de navire à stations terrestres (capitaineries, sémaphores, CROSS ...) et réciproquement. 

C'est un des moyens de communication le plus approprié pour la sécurité en mer : possibilité d'émettre ou recevoir des appels d'urgence, de détresse, des bulletins météorologiques.
Il est également possible de communiquer avec d'autres navires équipés eux-aussi de VHF, avec les capitaineries des ports de plaisance ou de commerce, et d'obtenir des communications téléphoniques dans certains pays étrangers.
Il existe des VHF portables de portée réduite, et des VHF fixes pour lesquelles la portée est variable selon la hauteur à laquelle l'antenne est installée.
Depuis la mise en place du SMDSM (Système Mondial de Détresse et de Sécurité en Mer), il existe de nouveaux modèles de VHF (portables ou fixes) dits ASN (Appel Sélectif Numérique) permettant de joindre directement les stations côtières, ou d'autres navires équipés du même système. De plus elles permettent l'envoi automatique d'appels de détresse donnant l'identité du navire et sa position si la VHF est couplée au GPS.

Comme pour les autres équipements, la gamme est très étendue et va du portable de puissance 5W au fixe de puissance 25W. La portée dépend de la puissance mais aussi de la hauteur de l'antenne.

L'installation d'une VHF à bord nécessite l'attribution d'une licence (gratuite) et d'un indicatif d'appel. Son usage hors des eaux territoriales nécessite que l'opérateur soit titulaire du Certificat restreint de Radiotéléphoniste (CRR). Consulter le site de l'Agence Nationale des Fréquences.

Il est judicieux de disposer de deux VHF à bord, une fixe près de la table à cartes, relayée dans le cockpit par un haut parleur étanche. Elle est en général en veille sur le canal 16 (canal d'appel), et une portable, utilisée pour les liaisons de navire à navire sur un canal différent. La VHF portable peut aussi s'embarquer sur l'annexe ou... la survie !

 

ATTENTION : Un téléphone portable ne remplace pas une VHF !!!   Un appel de détresse en VHF est entendu par tous les navires en veille se trouvant à proximité, qui peuvent éventuellement vous prêter assistance.)

 

VHF Fixe

VHF Portable

 

LE PILOTE AUTOMATIQUE

Le cap étant affiché, le navire gouverne tout seul. Sur un voilier, plus le réglage des voiles est bien fait, plus le pilote tient facilement le cap. 

Le pilote peut être interfacé avec un GPS mais dans ce cas, attention. Sous voile au près, il vaut mieux donner un cap manuel au pilote ! 

Le pilote auto est un accessoire super voire indispensable lorsqu'on navigue souvent seul ! 

Pilote automatique pour barre franche

 

LE LOCH

Evolution de son ancêtre le loch à poisson traîné, le principe est resté identique : Une hélice qui tourne dont le nombre de tours/minute est converti en noeds. Aujourd'hui, l'hélice se réduit au centimètre, elle est fixée sur un passe-coque rétractable ou directement sur le tableau arrière. Une variante moderne remplace la bobine par un capteur à effet Hall. Un fil relie le capteur au loch speedomètre. Le loch est un simple compteur, réalisé par un seul circuit diviseur CMOS. Le speedomètre est un fréquencemètre rustique. Il n'est pas possible de faire un montage plus simple. Le bonus : Une sonde thermique, donnant la température pour la baignade est souvent incluse, dans le capteur. 

Ne pas oublier que le loch n'indique que la vitesse surface. Affichage digital bien sur. Mais du coté du capteur, toujours la petite ailette sensible aux algues...

 

L'ANÉMOMÈTRE - LA GIROUETTE 

Sert à indiquer la vitesse et la direction du vent apparent. Aujourd'hui il est devenu "digital" comme tout autre instrument de bord. Suivant les modèles, la transmission entre les capteurs et l'afficheur peut se faire par radio. 

 

  

LE RADAR

Cet instrument permet la navigation sans visibilité en détectant les obstacles pour peu que ceux ci soient détectables. Il permet également de repérer les balises RACON qui émettent un signal morse.

 

 

LE RÉGULATEUR D'ALLURE

C'est un "Pilote pour voiliers" qui, grâce à un "fletner" maintient le navire avec sous une même incidence avec le vent apparent.

 

 

LA BLU

Quitte à avoir un poste de radio à bord, pourquoi se priver de la réception de la BLU ? Un récepteur BLU/AM/FM coûte une centaine d'euros. Mais c'est plus du domaine du gadget que de l'utile...

 

 

LE NAVTEX

Le NAVTEX sert à recevoir directement, sur écran ou imprimante, les bulletins météo et autres avis. Utile en navigation hauturière.

 

 

LE LORAN C

Le LORAN (LOng RAnge Navigation) est un système de radio-navigation utilisant les ondes d'émetteurs terrestres fixes pour établir une position. C'est l'un des ancêtres des systèmes de positionnement par satellite. La version actuelle, le LORAN-C, quoique moins précis que le GPS, couvre une large partie de l'hémisphère Nord, comme système de secours, et une version plus performante est en cours de discussion dans le même but (E-LORAN).

 

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