GNSS signifie Système mondial de navigation par satellite — terme générique désignant les constellations de satellites qui diffusent des signaux de synchronisation et de localisation précis vers des récepteurs situés partout sur Terre. Lorsque l’on parle de “ GPS ”, on fait généralement référence au GNSS dans son ensemble, mais le GPS n’est qu’un système parmi d’autres.

GNSS ou GPS : quelle est la différence ?

Le GPS (Global Positioning System) est la constellation américaine. Le GNSS regroupe le GPS, mais aussi le GLONASS russe, le Galileo de l'Union européenne et le BeiDou chinois, ainsi que des systèmes régionaux tels que le NavIC indien et le QZSS japonais. L'utilisation simultanée de plusieurs constellations permet au récepteur de capter davantage de satellites visibles, d'obtenir des positionnements plus rapides et de mieux résister aux obstacles.

Système	Opérateur	Orbites	Signaux utilisés
GPS	États-Unis	~24+ MEO	Niveau inférieur / Niveau supérieur / Cinquième niveau
GLONASS	Russie	Environ 24 des miens	Premier / Deuxième / Troisième
Galileo	UE	Environ 24 des miens	Est / Est / Est
BeiDou (BDS)	Chine	~30 MEO + GEO	Classe affaires / Classe affaires / Classe affaires

Zoom sur les quatre systèmes GNSS mondiaux

Système de positionnement global (GPS)

Géré par la Force spatiale américaine, le GPS est le seul système à offrir une couverture mondiale, continue et par tous les temps, et à bénéficier d’une certification de stabilité de service à long terme délivrée par des organismes tels que l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI). Son segment spatial se compose actuellement d’environ 31 satellites opérationnels en orbite terrestre moyenne (MEO), à une altitude d’environ 20 200 km.

Les satellites GPS modernisés (Blocs IIF et III) prennent entièrement en charge trois fréquences civiles : L1 C/A, L2C et L5, la bande L5 étant spécialement conçue pour la sécurité aérienne et offrant une meilleure résistance aux trajets multiples et aux interférences. Le principal avantage du GPS réside dans son rôle de référence mondiale de facto : la quasi-totalité des récepteurs commerciaux lui accordent la priorité. Sa limite réside dans le fait que la précision du service de positionnement standard (SPS) (environ 4 m à l'horizontale, environ 8 m à la verticale, avec un niveau de confiance de 95%) peut être affectée par la faiblesse du signal ; malgré la désactivation définitive de la disponibilité sélective (SA), les signaux GPS restent relativement faibles et sont susceptibles de perdre le verrouillage à l'intérieur des bâtiments ou dans les canyons urbains profonds.

GLONASS

Géré par l'Agence spatiale russe (Roscosmos), le système GLONASS compte actuellement environ 24 satellites opérationnels en orbite moyenne (MEO) à une altitude d'environ 19 100 km, avec une inclinaison orbitale de 64,8°. Cette forte inclinaison confère à GLONASS un avantage certain aux hautes latitudes (au-dessus de 60° N), notamment en Scandinavie, en Sibérie et dans l'archipel arctique canadien, où la visibilité des satellites est nettement meilleure que celle du GPS et de Galileo.

Contrairement à d'autres systèmes qui utilisent l'accès multiple par répartition en code (CDMA), GLONASS utilise Accès multiple par répartition en fréquence (FDMA) sur ses bandes L1 et L2 — chaque satellite émettant sur une fréquence différente. Cette conception offre théoriquement une meilleure résistance aux interférences à bande étroite. Cependant, l’architecture FDMA accroît également la complexité du circuit d’entrée du récepteur et sa consommation d’énergie. De plus, les horloges atomiques au rubidium du GLONASS présentent une stabilité de fréquence légèrement inférieure à celle des horloges au césium du GPS, ce qui entraîne une légère diminution de la précision de synchronisation à long terme.

Galileo

Galileo est un système mondial de navigation civile piloté par l'Union européenne (l'ESA et la Commission européenne). Il compte actuellement environ 24 satellites opérationnels en pleine capacité opérationnelle (FOC) en orbite MEO, à une altitude d'environ 23 222 km, soit légèrement plus haut que le GPS. Sa caractéristique la plus distinctive est d'être le premier système à proposer un service mondial gratuit de haute précision (HAS) — Grâce à la bande E6, il diffuse des données de correction qui permettent d’atteindre une précision de positionnement horizontal en temps réel d’environ 20 cm (avec un récepteur compatible HAS), sans avoir recours à des stations différentielles au sol. La conception du signal de Galileo compte parmi les plus modernes : la bande E1 est interopérable avec la bande L1 du GPS, tandis que les bandes E5a et E5b offrent une modulation AltBOC à large bande avec une excellente suppression des trajets multiples.

Le système est entièrement contrôlé par les autorités civiles, ce qui exclut toute intervention militaire potentielle dans la fourniture des services. Cependant, le déploiement de Galileo a connu de nombreux retards et, entre 2016 et 2017, plusieurs satellites ont subi des pannes prématurées de leurs horloges au rubidium. Bien que des mesures de secours aient permis d’atténuer le problème, ces premiers problèmes de fiabilité ont suscité une certaine controverse quant au niveau de maturité du système.

Système de navigation par satellite BeiDou (BDS)

Géré par l'Office chinois de navigation par satellite, le BDS est le seul système mondial à utiliser un constellation orbitale hybride—comprenant environ 24 satellites en orbite MEO (à environ 21 500 km), 3 satellites en orbite géosynchrone inclinée (IGSO) et 3 satellites en orbite géostationnaire (GEO), soit un total d’environ 30 engins spatiaux opérationnels. Cette conception confère au BDS un avantage notable dans le région Asie-Pacifique (70°E–140°E, 5°N–55°N), où le nombre de satellites visibles atteint généralement 12 à 16, dépassant de loin les 6 à 10 du GPS, et où la précision de positionnement régionale peut être inférieure à 2,5 m (horizontale, 95%). De plus, les satellites GEO sont équipés d'un système unique communication par messages courts une fonctionnalité — qui n'existe pas dans les autres systèmes GNSS — permettant aux utilisateurs d'envoyer des SMS contenant jusqu'à environ 1 000 caractères chinois (à l'aide de terminaux dédiés) dans les zones dépourvues de couverture mobile terrestre, ce qui s'avère inestimable dans les contextes maritimes, désertiques et d'intervention d'urgence.

En revanche, le BDS dispose d’un réseau mondial de stations de poursuite au sol moins dense que celui du GPS et de Galileo, ce qui réduit légèrement la précision de la détermination de l’orbite dans les régions éloignées de la zone Asie-Pacifique, telles que l’Amérique du Sud et l’Afrique centrale et occidentale. Par conséquent, bien que la précision moyenne de positionnement du BDS à l’échelle mondiale (environ 2,5 à 4 m à l’horizontale) soit comparable à celle du GPS, la régularité de ses performances dans ces zones périphériques n’est pas encore aussi aboutie que celle du GPS.

Le GPS dans son contexte : la référence par rapport à laquelle toutes les autres technologies sont évaluées

En tant que premier système de navigation mondial pleinement opérationnel, le GPS a établi les normes techniques et opérationnelles que les systèmes ultérieurs ont suivies. Son signal C/A L1 reste le code civil le plus largement suivi, et la diffusion du temps universel coordonné (UTC) par l’Observatoire naval des États-Unis sert de référence temporelle principale pour d’innombrables applications. Si des systèmes plus récents ont introduit des fonctionnalités avancées — telles que le HAS de Galileo ou la capacité d’envoi de messages courts de BeiDou —, le GPS conserve sa position de pilier indispensable de l’écosystème GNSS, tout simplement parce qu’il est universellement pris en charge par tous les récepteurs commerciaux et qu’il bénéficie de la confiance acquise grâce à des décennies de service ininterrompu. Dans le même temps, le vieillissement de son infrastructure (bien qu’elle fasse l’objet d’une modernisation continue) et sa dépendance à l’égard d’un seul opérateur militaire font que, pour de nombreux utilisateurs critiques, le GPS à lui seul ne suffit plus — d’où le recours croissant aux récepteurs multi-constellations.

Comment le GNSS assure la localisation, la navigation et la synchronisation (PNT)

Chaque satellite est équipé d'une horloge atomique et transmet sa position et l'heure. Un récepteur mesure le temps de vol des signaux provenant d'au moins quatre satellites et détermine sa propre position par trilatération. Ce même système de synchronisation précise est également à la base des systèmes PNT utilisés pour les réseaux électriques, les réseaux de télécommunications et les systèmes financiers.

Pourquoi les signaux GNSS sont-ils vulnérables ?

Les signaux GNSS civils parviennent au sol à un niveau d'environ −130 dBm, ce qui est bien inférieur au bruit. Ils sont donc faciles à perturber avec brouillage ou usurpation d'identité. Le PNT garanti dépend donc de antennes anti-brouillage et technologie de résilience des signaux.

Choisir un récepteur GNSS

Les récepteurs modernes prennent en charge plusieurs constellations et bandes (notamment L5/E5/B2 pour une précision accrue). Dans les environnements où la compétition est de mise ou où la sécurité est primordiale, associez le récepteur à Technologie d'antenne CRPA qui permet d'éliminer les interférences. Consultez notre Guide des bandes de fréquences GNSS pour plus d'informations sur le groupe.

À lire également : Comparaison entre GPS, GLONASS et Galileo · Comment fonctionne la protection anti-brouillage du GNSS ?.