Les séries de l’ANFR Saison 2 – épisode 2 : la navigation maritime

Ce nouvel épisode s’intéresse aux systèmes utilisés pour la navigation maritime, c’est-à-dire la détermination de la position du bateau et de la route à suivre. Vous allez découvrir que l’art de naviguer est avant tout l’art de savoir là où il ne faut pas aller -- et pas forcément de savoir là où l’on est !

 Le GNSS

Aujourd’hui se sont les systèmes mondiaux de navigation par satellites (GNSS : GPS, Galileo, etc.) qui sont devenus les principales sources d’informations de positionnement, de navigation et de synchronisation (en anglais PNT pour positioning, navigation and timing). Ces renseignements permettent de comprendre où se trouvent les utilisateurs, de déterminer à partir de cette position comment se rendre à une autre position et de synchroniser les réseaux pour l'horodatage.  Cependant des méthodes alternatives et complémentaires restent indispensables.

Le radar est une aide radioélectrique embarquée autonome qui offre une double fonctionnalité au navigateur :

• Sa première fonction est la navigation par visibilité réduite, la nuit ou par temps de brume ;
• la seconde est d'éviter les abordages, c’est-à-dire la collision entre deux navires, et donc de déterminer s’il apparaît une route de collision avec un autre bateau..  

L'image radar n’est pas une photo, ce qu'on visualise sur l'écran correspond à des échos qui dépendent de la nature de la cible sur laquelle sont réfléchies les ondes émises par l’antenne. Trois facteurs ont une influence sur cet écho : l’orientation, la taille et la nature de la cible. Par exemple, les objets verticaux renvoient mieux les signaux que les objets inclinés, un petit objet proche peut afficher un écho aussi important qu’un gros lointain, un bateau métallique renvoie un écho plus fort qu’un rocher, etc.

Il existe aussi des aides à la navigation radar comme :

• les réflecteurs radar sur des bouées, le « radar target enhancer » (RTE), dispositif actif qui amplifie et renvoie l'impulsion du radar d'un navire pour produire une image améliorée sur l'écran radar ;
• le RACON, dispositif récepteur/émetteur fonctionnant dans les bandes de fréquences du radar maritime (9 et 3 GHz) qui améliore la détection et l'identification de certaines cibles radar.

Lire une image radar n’est donc pas une chose aisée, il faut s’entraîner à l’interpréter.

 La précision du point radar, qui indique la position du navire, dépend des caractéristiques du radar et de son antenne. Avec l’aide d’une carte marine, le radar est suffisant pour naviguer en toute sécurité.

La navigation astronomique

La navigation astronomique consiste à déterminer sa position à l’aide de l’observation des astres et la mesure de leur hauteur, c’est-à-dire l’angle entre la direction de l’astre et l’horizon. Elle est longtemps restée l'unique technique permettant aux navigateurs de se situer hors de vue de terre, à condition que l'heure soit connue avec une grande précision et que l'estime soit bien tenue. Le Soleil est l'astre utilisé le plus souvent, mais les mesures les plus précises sont obtenues à l'aide d'étoiles, à l'aube ou au crépuscule parce qu'il est nécessaire que l'horizon soit visible. Le navigateur a donc besoin de bonnes conditions météorologiques, puisque sans astre visible aucune mesure n'est possible, ainsi que d’une information de temps précise. Pour ce faire, une aide radioélectrique est précieuse pour le navigateur.

Les systèmes mondiaux de navigation par satellite, GNSS) se sont multipliés : GPS, GLONASS, BEIDOU, GALILEO, IRNSS et QZSS. Ces services de navigation sont critiques pour diverses applications (transports, sauvetage, référentiel temps...) mais ils sont vulnérables aux brouillages, qu’ils soient d’origines naturelles (éruption solaires) ou humaines (interférences radio accidentelles ou intentionnelles). La question de solutions pour améliorer la résilience des services de navigation PNT dans leur ensemble se pose.

L’Organisation maritime internationale a approuvé une norme de performance prévoyant un équipement unique pour la réception de multiples systèmes de radionavigation. Cette norme s’appuierait sur deux technologies :

• E-LORAN : le LOng RAnge Navigation (LORAN) est un système de radionavigation utilisant les ondes d'émetteurs terrestres fixes pour établir une position. Ce système mesure la différence de temps de propagation entre plusieurs émetteurs afin de déterminer une position. Le lieu des points compatibles apparaît sous forme d’hyperbole sur la carte. Le E-LORAN est un système LORAN amélioré qui répondra à un ensemble de normes à travers le monde et fonctionne indépendamment des GPS, GLONASS, Galileo, ou tout autre GNSS.R-Mode est un système de navigation terrestre qui fournit une solution de repli en cas de panne du GNSS.
• Il est conçu comme un complément aux systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) afin qu'un récepteur de radionavigation embarqué multisystème puisse fournir en permanence aux navigateurs des données fiables de PNT. L’idée est d'utiliser l'infrastructure maritime existante comme source d'informations de navigation.

Ces systèmes permettraient d'atteindre des précisions de l'ordre de la dizaine de mètres indépendamment d’une information obtenue par satellite.