En navigation inertielle et en géodésie, l'ellipsoïde est un modèle mathématique qui représente la forme de la Terre de manière simplifiée, précise et utilisable. Au lieu de considérer la Terre comme une sphère parfaite, les professionnels et les systèmes de navigation la modélisent comme un ellipsoïde de révolution aplati, légèrement aplati aux pôles et renflé à l'équateur en raison de la rotation de la Terre. Cette représentation fournit une surface géométrique cohérente sur laquelle les positions, les altitudes et les mouvements peuvent être définis avec précision.
L'ellipsoïde constitue la surface de référence fondamentale pour les systèmes GNSS et de navigation inertielle couplée. Il utilise des paramètres clés, notamment le demi-grand axe et le facteur d'aplatissement. Le demi-grand axe représente le rayon équatorial. Le facteur d'aplatissement décrit dans quelle mesure la Terre s'écarte d'une sphère parfaite.
Les ellipsoïdes de référence mondiaux courants, tels que le WGS-84, assurent une cohérence mondiale pour le positionnement, la navigation et la cartographie.
En navigation inertielle, l'ellipsoïde joue un rôle essentiel dans l'expression de la position. Les professionnels définissent la latitude et la longitude géométriquement sur l'ellipsoïde plutôt que sur la surface physique réelle de la Terre. Lorsqu'un INS intègre les accélérations et les vitesses angulaires pour calculer la vitesse et la position, il s'appuie sur un modèle terrestre pour projeter correctement le mouvement dans un référentiel courbe. L'ellipsoïde permet une transformation précise entre les référentiels corps, navigation et terrestre, tout en tenant compte de la courbure et de la rotation de la Terre.
L'ellipsoïde définit la hauteur ellipsoïdale comme la distance verticale entre un point et la surface de l'ellipsoïde. Cette hauteur diffère de la hauteur physique au-dessus du niveau de la mer. Les systèmes de navigation l'utilisent pour un positionnement précis, la fusion de capteurs et l'intégration GNSS/INS.
L'utilisation de l'ellipsoïde assure une continuité et une stabilité mathématiques, essentielles pour le filtrage de Kalman et les modèles de propagation d'erreurs.
