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CALCUL DE DISTANCE

Lorsque la distance entre deux stations dépasse quelques centaines de kilomètres, il devient difficile, voir impossible, de la mesurer sur une carte. La courbure terrestre introduit une erreur qui augmente avec la distance. Il en est de même pour l'azimut des antennes.

Il existe aujourd'hui plusieurs logiciels permettant ces calculs (voir dans la section Liste et Lien). Le but de cet article n'est pas d'étudier ou de référencer ces logiciels, mais d'apprendre comment ces calculs peuvent être fait.

Détermination de la position géographique

La position d'un point sur la terre est représentée par sa Latitude et sa Longitude exprimé en Degré. La latitude se mesure depuis l'Équateur (Latitude 0°) vers le pole Nord (+90°) et le pole Sud (-90°). Les Longitude se mesure depuis le Méridien de Greenwich (Longitude 0°) vers l'Ouest en positif et vers l'Est en négatif (jusqu'au méridien à 180°).

Connaissant une Latitude ou une Longitude au format Degrés, Minutes, Secondes, il est nécessaire de la convertir au format Degrés décimales en utilisant la formules ci-dessous :

Dans cette formule, "Pos" est la Position en degrés décimaux, "Deg" est le nombre de degrés, "Min" est le nombre de minutes et "Sec" est le nombre de secondes. Pour convertir ces angles en Radians, il suffit de les diviser par 57,29577951.

L'opération inverse (conversion de Degrés décimales en Degrés, Minutes, Secondes) se fait en trois étape à l'aide des formules ci dessous :

Deg=Int(Pos)

Min=Int((Pos-Deg)*60

Sec=Pos*3600-(Deg*3600+Min*60)

Dans ces formules, "Pos" est la Position en degrés décimaux, "Deg" est le nombre de degrés, "Min" est le nombre de minutes et "Sec" est le nombre de secondes

Calcul de la distance la plus courte

La distance séparant deux stations correspond à l'arc du cercle qui fait le tour de la terre et qui passe par ces deux stations. Pour simplifier les calculs, nous partons du principe (faux) que la terre est une sphère parfaite. La distance la plus courte est appelée "Arc mineur" ou "Short Path".

Pour réaliser le calcul de cette distance, nous avons donc besoins de connaître les Longitudes et Latitudes des deux stations. Vous avez la possibilité de les relever sur une carte ou sur un site du type de GoolEarth.

Les données sont doc les suivantes :

 

A et B sont les deux stations,

jA et jB sont respectivement les Latitudes de la station A et de la station B

qA et qB sont respectivement les Longitudes de la station A et de la station B

Pour convertir les Latitudes et Longitudes de degrés en radians, vous devez utiliser la formule ci-dessous dans laquelle "POSrad" est la valeur en Radians et "POSdeg" la valeur en degrés

ATTENTION : Vous devez donner une valeur négative aux Latitudes de l'hémisphère Sud ainsi qu'aux longitudes qui se trouvent à l'Est du méridien de Greenwich

Vous pouvez maintenant calculer la distance la plus courte entre les deux stations (Short Path) à l'aide de la formule ci-dessous (dans laquelle D est la distance) :

D = 6378 . arccos( sinjArad . sinjBrad + cosjArad . cosjBrad . cos( qBrad - qArad ))

Tout en restant sur le périmètre de la terre passant par les deux stations A et B, il est possible de calculer la distance la plus longue. Cette distance est appelée "Arc majeur", ou "Long Path". Dans certain cas particulier de propagation, il peut être préférable d'utiliser ce chemin en orientant les antennes à l'opposé de la station à contacter.

La terre faisant 40000 km de périmètre, pour calculer l'arc majeur, il suffira de déduire la valeur de l'arc mineur de 40000.

LongPath = 40000 - ShortPath

CALCUL D'AZIMUT

L'angle déterminé entre une direction et le méridien passant par le point de la station. Il se mesure sur l'horizon, à partir du Nord (0°) dans le sens des aiguilles d'une montre. Sa valeur varie donc de 0 à 360° (0° pour le Nord, 90° pour l'Est, 180° pour le Sud, 270° pour l'Ouest).

Nous connaissons, maintenant, la distance entre les stations A et B (arc AB); il est donc possible de calculer l'angle A du triangle sphérique ABC. Cet angle est l'azimut de la station A vers la station B.

La procédure de calcul de l'azimut est un peu plus longue que pour le calcul de la distance, mais elle apportera, aux amateurs de DX, de grand service. Le calcul est basé sur les cinq formules ci-dessous :

                      Attention les valeurs de jArad, jBrad, qArad et qBrad sont en radians (et non pas en degrés)

Si l'azimut est vers l'ouest (jB-jA>0) alors vous devez utiliser la formule ci-dessous pour terminer le calcul,

Sinon, si l'azimut est vers l'Est (jB-jA<0) la dernière formule à utiliser est la suivante.

"A"est l'azimut !

Nota : pour les valeurs de jA, jB, qA, qB,jArad, jBrad, qArad et qBrad reportez vous plus haut dans cette page.

Remarque : Le calcul de l'azimut est un calcul purement géographique sans aucune considération électromagnétique ou radioélectrique. Il donne simplement l'orientation des antennes pour atteindre une station en passant par le chemin le plus court. Pour une station situé à l'antipode l'orientation n'aura plus aucune importance; quelques soit l'orientation de l'antenne, la station se trouvera toujours à 20000 km.

CALCUL DE L'HORIZON RADIO THÉORIQUE

 

Sans tenir compte de conditions de propagation particulières, la porté théorique d'une station THF est limitée à l'horizon.

L'indice de réfraction des ondes dans la troposphère diminue avec l'altitude; les ondes radio qui passe par dessus l'horizon s'incurvent et atteignent le sol un peu plus loin que l'horizon optique.

Horizon Optique

Do est la distance de l'horizon optique en km

H est la hauteur en mètres

Pour une hauteur de 100 mètres, l'horizon optique est de 35.7 km

Horizon Radio

Dr est la distance de l'horizon radio en km

H est la hauteur en mètres

Pour une auteur de 100 mètres, l'horizon radio est de 41.2 km

CALCUL LOCATOR

La terre est divisée en zones, carrés et petits carrés. Ce système s'appelle Locator. Le repérage se fait d'Ouest ver s l'Est pour les longitudes et du Sud vers le Nord pour les latitudes.

Le premier niveau du Locator est la Zone (Field). Il représente des surfaces de 20° en longitude et de 10° en latitude. Son repérage part du Méridien -180 vers l'Ouest et du pôle Sud vers le Nord. Chaque zone est repérée par deux lettres majuscules allant de AA à RR.

Le second niveau est le Carré. Chaque zone est divisée en 100 carrés. Chaque carré à donc une hauteur de 2° et une hauteur de 1°. Les carrés sont repérés par deux chiffres allant de 00 à 99.

La troisième et dernière zone est le Petits Carrés. Chaque carré est divisé en 24 colonnes de 5 minutes et de 24 bandes de 2.5 minutes. Chaque petit carré est repéré par deux lettres majuscules allant de AA à XX.

Le Locator est donc repéré par 6 caractères (2 lettres, 2 chiffres et encore 2 lettres).

Pour déterminer un Locator, il est donc indispensable de connaître les coordonnées (Longitude et Latitude) du point à déterminer. Pour les exemples de calcul, nous utiliserons les coordonnées de la plus belle ville du monde ...NICE  : Place Masséna : Latitude : 43°41'47"N, Longitude : 7°16'15"E

La première méthode de détermination du Locator se base sur un graphique publié dans "Radio Communication" (revue de la Société Nationale Anglaise), par GM4ANB.

Graphique des Longitudes :

La Longitude de la Place Masséna à NICE est de 7°16'15"E. Sur la première partie de graphique, nous sélectionnons la lettre "J" qui correspond aux valeurs allant de 0 à 20 degrés. Dans la seconde partie, nous sélectionnons le chiffre "3" qui correspond aux valeurs allant de 6 à 8 degrés (en plus du 0° au dessus); et enfin dans la dernière partie, nous sélectionnons la lettre "P" qui correspond à la plage allant de 1°15' à 1°17'30'' (en plus des 6° de la ligne précédente et des 0° de la première ligne).

Le premier caractère du Locator est donc le "J", le troisième le "3" est le cinquième le "P", soit J3P pour la Longitude.

Graphique des Latitudes :

La Latitude de la Place Masséna à NICE est de 43°41'47"N. Sur la première partie de graphique, nous sélectionnons la lettre "N" qui correspond aux valeurs allant de 40 à 50 degrés. Dans la seconde partie, nous sélectionnons le chiffre "3" qui correspond aux valeurs allant de 3 à 4 degrés (en plus du 40° au dessus : 40+3=43°); et enfin dans la dernière partie, nous sélectionnons la lettre "Q" qui correspond à la plage allant de 40' à 42'30" (en plus des 3° de la ligne précédente et des 40° de la première ligne).

Le second caractère du Locator est donc le "N", le quatrième le "3" est le sixième le "Q", soit N3Q pour la Latitude.

Le Locator est donc JN33PQ. Ce Locator couvre la zone allant de 7°15' Est / 43°40' Nord à 7°17'30" Est / 43°42'30" Nord

Nous allons maintenant voir comment calculer le Locator.

Long=Longitude en degré décimal Voir plus haut pour la méthode de conversion Long=(7+16/60+15/3600)=7.2708
Lat=Latitude en degré décimal Lat=43+41/60+47/3600=43.6964
Si Longitude Ouest alors Lo=(180-Long)/20
Sinon Lo=(180+Long)/20
Si la Longitude est Ouest elle doit être négative Lo=(180+7.2708)/20=9.36354
Si Latitude Sud alors La=(90-Lat)/10
sinon La=(90+Lat)/10
Si la Latitude est Sud Elle doit être négative La=(90+43.6964)/10=13.36964
L1=partie entière de Lo Valeur du 1er Caractère L1=9
L2=Partie entière de La Valeur du 2ème Caractère L2=13
Lo = (Lo - L1) x 10 Récupération de la partie décimale de Lo Lo=(9.36354-9)*10=3.6354
La = (La - L2) x 10 Récupération de la partie décimale de La La=(13.36964-13)*10=3.6964
L3 = partie entière de LO Valeur du 3ème Caractère L3=3
L4 = partie entière de LA Valeur du 4ème Caractère L4=3
L5 = partie entière de (LO - L3) x 24 Valeur du 5ème Caractère L5=|(3.6354-3)*24|=15
L6 = partie entière de (LA - L4) x 24 Valeur du 6ème Caractère L6=|(3.6964-3)*24=16

Tableau de correspondance des Premier (L1), Second (L2), Cinquième (L5) et Sixième (L6) caractères

Valeur Caractère   Valeur Caractère
0 A   13 N
1 B   14 O
2 C   15 P
3 D   16 Q
4 E   17 R
5 F   18 S
6 G   19 T
7 H   20 U
8 I   21 V
9 J   22 W
10 K   23 X
11 L   24 Y
12 M   25 Z

Le Locator est donc composé des valeurs suivantes : L1 - L2 - L3 - L4 - L5 - L6 soit 9 - 13 - 3 - 3 - 15 - 16 ; ce qui nous donne, après correspondance dans le tableau ci-dessus : JN33PQ.

Nota :
Pour un traitement informatique, il ne sera pas nécessaire de réaliser la table de correspondance; il suffit d'ajouter la valeur 65 à L1, L2, L5 et L6 pour obtenir le code ASCII de la lettre correspondante. De même pour les caractères L3 et L4, il faudra ajouter la valeur 48.

 

CALCUL DE LOCATOR, DISTANCE, AZIMUT & HORIZON SOUS EXCEL

Le fichier Excel, disponible ci-dessous, permet les calculs détaillés ci-dessus. Pour éviter une erreur de manipulation, les feuilles de ce fichier sont protégées par un mot de passe. Ce mot de passe est "f4fjp" en minuscule. Ce fichier est libre de droit mais, si vous le distribuez, merci de bien vouloir indiquer l'adresse de ce site comme origine.

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Dernière modification : 30 mars 2008