Le règne de la précision

Des services de navigation avec un mètre de précision ? Ce sera possible dès 2014 grâce au système européen de navigation par satellite Galileo. Siemens travaille aujourd’hui sur de premières applications, notamment pour les trains et les voitures électriques.

C’est en octobre 2011 que les deux premiers satellites de Galileo, le système européen de navigation par satellite, ont été lancés depuis le centre spatial de Kourou en Guyane. A la fois concurrent et complément du GPS (Global Positioning System), Galileo est un système de navigation civil développé par l’Agence spatiale européenne et financé par l’Union européenne. Il sera opérationnel dès 2014 avec au moins 18 satellites en orbite, mais la constellation finale comprendra 30 satellites orbitant à 23 200 km d’altitude et positionnés de sorte que tout utilisateur soit couvert en permanence par au moins huit satellites en tout point du globe, y compris aux pôles.

30 satellites Galileo
Les 30 satellites Galileo rendront bientôt possible de nouvelles applications dans le domaine de la mobilité, depuis le repérage de la prochaine borne de recharge électrique jusqu’à l’optimisation de la vitesse d’un train en fonction du profil de la voie.

Les scientifiques et les ingénieurs de Siemens font partie de ceux qui ont participé à cette nouvelle technologie. A Siemens Space, à Vienne, ils sont chargés de vérifier le bon fonctionnement de l’un des principaux composants des satellites : les horloges atomiques à l’origine de la précision exceptionnelle du nouveau système. Et à Erlangen, la Division Mobility crée de nouveaux concepts permettant d’exploiter le signal Galileo à partir de technologies existantes, avec pour résultat des solutions entièrement novatrices pour le secteur des transports.

L’un des avantages majeurs de Galileo sera sa précision. Ses satellites sont en effet les premiers à embarquer des horloges maser à hydrogène passif, qui ne divergent que d’une seconde en 3 millions d’années. C’est sur cette stabilité que repose l’ensemble du système : à partir du signal horaire émis par le satellite, le récepteur situé sur terre compare sa propre heure à celle du satellite et calcule la distance qui les sépare. Le processus de localisation nécessite quatre satellites, trois pour obtenir les coordonnées dans l’espace et un quatrième pour corriger l’horloge du récepteur, qui n’est pas une horloge atomique. La position exacte des satellites étant connue, il suffit au récepteur de résoudre un simple système d’équations pour déterminer où il se trouve lui-même. « Un écart de 10 nanosecondes entraînerait un décalage de plusieurs mètres sur Terre », résume Hans Steiner, de Siemens Space.

Avec une précision d’un mètre, Galileo présente un intérêt énorme pour la Division Mobility, qui développe des applications fondées sur la navigation par satellite. Dans le domaine de la gestion du trafic, Galileo pourrait par exemple s’avérer particulièrement utile pour ajuster la durée des feux de circulation. A l’heure actuelle, on peut placer des boucles inductives sous la chaussée pour mesurer le trafic des différents axes et réguler automatiquement les feux aux intersections. En utilisant Galileo, le bus serait capable d’indiquer aux feux de signalisation les plus proches sa vitesse et sa position au mètre près. Ces feux pourraient alors rester verts assez longtemps pour laisser passer le bus, évitant ainsi un freinage inutile et une consommation supplémentaire de carburant.

Ce n’est que l’une des multiples applications actuellement étudiées dans deux centres d’essais Galileo situés en Allemagne : celui de Siemens à Wegberg-Wildenrath et celui d’Aldenhoven géré par l’Université d’Aix-la-Chapelle (RWTH). Les deux sites testent des transmetteurs émettant un signal identique à celui de Galileo, afin d’essayer les équipements en conditions réelles. Au centre d’essais ferroviaire de Siemens à Wegberg-Wildenrath, les ingénieurs cherchent à utiliser les récepteurs Galileo pour optimiser la vitesse et la consommation énergétique des trains. Par exemple, les trains pourraient réguler leur vitesse pour tirer le meilleur parti possible du rayon de chaque virage et réduire au minimum les freinages en descente. A Aldenhoven, les projets se concentrent sur l’avenir des voitures électriques. La précision de Galileo permettrait aux conducteurs de ce type de véhicules de localiser exactement les stations de recharge dans leur rayon d’autonomie, et peut-être même de réserver une borne. « Une fois que Galileo sera opérationnel, de nombreuses autres applications verront le jour », se réjouit Dieter Geiger, de Siemens Mobility. D’après lui, Galileo pourrait bien marquer le début d’une nouvelle ère de la mobilité.

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Helen Sedlmeier