Les bandes de fréquences spécialisées utilisées dans les GNSS

Avec les progrès rapides de la technologie des systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS), la conception et l’application des bandes de fréquences des signaux sont devenues des moteurs clés pour améliorer la précision, la fiabilité et la sécurité du positionnement. L'évolution des bandes de fréquences utilisées dans les GNSS reflète une progression technologique en plusieurs étapes, allant de la satisfaction des exigences de base en matière de navigation à la réalisation d’une haute précision, d’une grande stabilité et de solides performances contre les interférences.

Actuellement, les quatre principales constellations GNSS mondiales diffusent des signaux multi-fréquences. Des bandes de fréquences conventionnelles telles que L1, L2, L5 et L6 forment ensemble la base du positionnement de haute précision, soutenant une large gamme d’applications allant du positionnement de base à la cinématique en temps réel (RTK).

Cependant, au-delà de ces bandes bien connues, il existe plusieurs « bandes de fréquences spéciales » moins connues. Ces bandes avancées sont essentielles pour débloquer des performances supérieures et répondre à des exigences d’application spécifiques. Dans cet article, nous vous invitons à explorer les secrets de ces bandes de fréquences GNSS spéciales.

Figure 1. Diagramme des bandes de fréquences GNSS（From https://www.taoglas.com/blogs/how-to-leverage-the-l-band-to-balance-accuracy-and-affordability-for-gnss-applications/）

1. Bande L

Dans les applications GNSS, la bande L fait principalement référence à la transmission de données de correction de positionnement de haute précision via des liens satellites de la bande L. Sa gamme de fréquences typique est de 1525 MHz à 1560 MHz.

Les services de la bande L diffusent directement les informations de correction aux utilisateurs via des satellites. Les récepteurs GNSS n'ont besoin que de modules capables de recevoir la bande L pour recevoir ces corrections, sans nécessiter de communication réseau supplémentaire. Cela permet un positionnement en temps réel de haute précision au niveau de 2 à 3 cm.

Grâce à cette capacité de « direct vers satellite, indépendant du réseau », la technologie de la bande L offre des avantages significatifs dans les régions disposant d’une infrastructure de communication faible ou d’une couverture réseau terrestre limitée, telles que les océans, les déserts et les plateaux de haute altitude.

Les modèles ComNav K8 et K9 supportent la réception de la bande L sur le plan matériel.

2. Bande S

Dans l’allocation du spectre radio, la bande S couvre la gamme de fréquences de 2 à 4 GHz. Cette bande offre une largeur de bande relativement large et des caractéristiques de propagation des signaux favorables, et est largement utilisée depuis longtemps dans les systèmes de télémétrie, de suivi et de contrôle (TT&C), ainsi que dans les systèmes radar.

Dans les systèmes de navigation par satellite, la fréquence de navigation de la bande S est de 2498,028 MHz. Actuellement, le système NavIC de l’Inde utilise cette fréquence en combinaison avec la bande L5 (1176,45 MHz). Cette configuration à double fréquence permet une correction plus efficace des erreurs ionosphériques, permettant ainsi d’obtenir un positionnement de haute précision plus stable et fiable par rapport aux solutions mono-fréquence.

Actuellement, ComNav Technology a déjà maîtrisé la réception et le traitement des signaux de la bande S.

3. SBAS-PAK / SBAS-SouthPan

3.1 SBAS-PAK

Le Pakistan a développé le Pakistan Space Based Augmentation System (Pak-SBAS) pour améliorer la précision, l’intégrité et la fiabilité des services de Positionnement, Navigation et Synchronisation (PNT) existants. Le Pak-SBAS permettra un positionnement à l’échelle du mètre à l’échelle sous-métrique, ce qui répondra aux exigences de positionnement précis des utilisateurs civils/publics dans les zones transfrontalières.

La couverture du service SBAS-PAK s’étend à travers le Pakistan et les régions avoisinantes de l’Asie du Sud. Le système diffuse des signaux d'augmentation SBAS sur les bandes L1 (1575,42 MHz) et L5 (1176,45 MHz), fournissant des corrections d’orbite et d’horloge, des corrections de retard ionosphérique et un suivi de l’intégrité du système. L’exactitude de positionnement cible est de 1 à 2 mètres. Le système est actuellement en construction et dans la phase de tests opérationnels (2024–2025).

Une fois terminé, le SBAS-PAK améliorera considérablement la sécurité de la navigation en aviation civile et la précision du positionnement en Asie du Sud, tout en offrant des capacités de positionnement en temps réel à l’échelle du mètre pour des applications civiles telles que l’arpentage UAV, la cartographie et les services d’informations géospatiales.

ComNav a déjà activé la prise en charge des services SBAS-PAK sur ses modules K9 et produits terminaux.

3.2 SBAS-SouthPan

SouthPAN (Southern Positioning Augmentation Network) est le premier système d'augmentation par satellite dans l'hémisphère sud, développé conjointement par l’Australie et la Nouvelle-Zélande, conçu pour fournir des services d'augmentation de la navigation comparables à WAAS et EGNOS dans la région.

SouthPAN est un « SBAS de nouvelle génération », ce qui signifie qu’en plus de fournir un service ouvert augmentant le signal de navigation GPS L1-C/A, il diffuse également un service ouvert à fréquence double et multi-constellation (DFMC) augmentant les signaux de navigation GPS L1-C/A et L5, ainsi que les signaux de navigation Galileo E1 et E5a. Le secteur de l’aviation mondial travaille à standardiser les services DFMC comme le futur SBAS principal, offrant une intégrité et une précision améliorées.

Figure 2. Couverture des services ouverts de SouthPAN. OS-L1 couvre l’Australie continentale et la Nouvelle-Zélande. OS-DFMC et OS-PVS couvrent les zones économiques exclusives des deux pays

Depuis 2022, SouthPAN est entré dans la phase de tests et de fonctionnement. Une fois entièrement déployé, le système fournira un positionnement satellite stable, continu et de haute précision pour l’Australie, la Nouvelle-Zélande et les régions avoisinantes, soutenant une large gamme d’applications dans l’aviation civile, l’agriculture, l’automatisation et les industries géospatiales.

Les modules K8 et K9 de ComNav ainsi que ses produits terminaux prennent déjà en charge les services SBAS-SouthPAN.

4. PPP-B2B et PPP-HAS

4.1 PPP-B2B

PPP-B2B (Precise Point Positioning via B2b signal) est un service de positionnement de haute précision en temps réel fourni par le système BeiDou-3 de la Chine. Il diffuse des corrections précises via la fréquence B2b (1207,14 MHz) des satellites géostationnaires de BeiDou. Le signal utilise une modulation QPSK avec une largeur de bande de 24 MHz, contenant des corrections d’orbite et d’horloge précises, des corrections de retard ionosphérique et des informations sur l’état des satellites. Toutes les données de correction sont générées en temps réel par le système national de surveillance par satellite et mises à jour à environ 1 Hz.

Le service PPP-B2b couvre la région Asie-Pacifique, permettant aux utilisateurs d’atteindre un positionnement de niveau centimètre sans nécessiter de connexion réseau. Dans des conditions idéales, le système peut atteindre une précision horizontale dans les 10 cm et une précision verticale dans les 20 cm, avec un temps de convergence typique de 10 à 30 minutes. En tant que premier service de diffusion PPP basé sur satellite officiellement opérationnel au monde, PPP-B2b rend le positionnement de haute précision véritablement « capable hors ligne », ce qui le rend particulièrement adapté aux scénarios où la dépendance au réseau est faible, tels que l'arpentage marin, la machinerie agricole autonome, la cartographie UAV et les opérations sur le terrain.

Figure 3 Système de service PPP-B2b

ComNav Technology mène des recherches liées au signal PPP-B2b et applique la technologie PPP-B2b ainsi que l'algorithme de positionnement de précision en temps réel (PPP) à des produits de haute précision, réalisant un positionnement en temps réel sans dépendance aux réseaux de communication. Plus de détails peuvent être consultés sur ce blog : https://www.comnavtech.com/fr/about/blogs/379.html

Les modules K8 et K9 de ComNav ainsi que ses produits terminaux prennent déjà en charge les services PPP-B2b.

4.2 PPP-HAS

PPP-HAS (High Accuracy Service) est un service mondial de diffusion PPP par satellite fourni par le système Galileo d’Europe. Il diffuse des données de correction précises aux utilisateurs du monde entier via la fréquence E6-B (1278,75 MHz). Le signal utilise une modulation BPSK(5) et est directement diffusé depuis des satellites MEO, offrant une couverture mondiale.

Les données de diffusion de PPP-HAS incluent des corrections d’orbite et d’horloge précises, des biais de signal (biais de code et de phase), ainsi que des informations sur l’état des satellites, en utilisant le format de données RTCM-SSR, cohérent avec PPP-B2b, ce qui garantit une bonne compatibilité entre systèmes.

Le service Galileo HAS est désormais entré dans sa phase de service officiel (Phase 1) et est librement accessible aux utilisateurs du monde entier. Une fois la convergence atteinte, les performances de positionnement peuvent atteindre une précision horizontale dans les 20 cm et une précision verticale dans les 40 cm, avec un temps de convergence typique de 5 à 20 minutes. Contrairement au service PPP-B2b de BeiDou, le PPP-HAS offre une couverture mondiale grâce à plusieurs satellites MEO, offrant une meilleure continuité et disponibilité. Il est particulièrement adapté aux applications telles que l’agriculture de précision, la navigation aérienne et les services géospatiaux de haute précision à l’échelle mondiale.

Figure 4 Système de service PPP-HAS

Les modules K8 et K9 de ComNav ainsi que ses produits terminaux prennent déjà en charge les services PPP-HAS et ont été testés et vérifiés. 

Pour des informations détaillées, veuillez consulter le blog: https://www.comnavtech.com/fr/about/blogs/474.html

5. CLAS

CLAS (Centimeter-Level Augmentation Service) est un service de positionnement satellite de haute précision fourni par le système QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) du Japon. Il est le premier système de positionnement en temps réel de niveau centimètre ouvert aux terminaux grand public.

Le service diffuse des données de correction PPP, comprenant des éphémérides précises, des corrections d’horloge des satellites et des corrections de grille ionosphérique, via la fréquence QZSS L6D (1278,75 MHz), permettant aux utilisateurs d’obtenir un positionnement de haute précision sans aucune connexion réseau terrestre.

CLAS offre une précision de positionnement PPP en temps réel de 2 à 5 cm horizontalement et dans les 10 cm verticalement, avec un temps de convergence d’environ 30 à 60 secondes. Sa couverture s’étend sur le Japon et les régions avoisinantes jusqu’à environ 1 500 km, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications telles que la conduite autonome, l’agriculture de précision, l’arpentage UAV et la collecte de données géospatiales.

Le lancement de CLAS marque la transition de la technologie PPP par satellite de la recherche aux applications commerciales, posant ainsi les bases pour une large diffusion du positionnement de haute précision dans le futur.