Si jamais vous vous êtes posé la question « Comment fonctionne un GPS ? », alors ce qui va suivre est parfait pour vous. Nul besoin de posséder un doctorat en physique quantique pour comprendre ce formidable outil technologique que nous utilisons quotidiennement. Prêt pour une aventure au cœur de cette ingénieuse invention? C’est parti!
Le Descriptif Général du GPS
GPS, ces trois lettres désignent le Système de Positionnement Global (Global Positioning System en anglais). Ce mécanisme sophistiqué, qui a catapulté notre monde dans une époque de précision inédite, se base sur une technique dite de géolocalisation.
Comme un véritable ballet dans le ciel, une constellation de satellites spécialement conçus pour cette fonction gravitent autour de la Terre. La mission de ces « balletomanes » célestes ? Permettre de déterminer avec une extrême précision les coordonnées géographiques (latitude, longitude, altitude) d’un point donné sur le globe.
Au cœur du Système : les Satellites du GPS
Ces relais spatiaux d’information, au nombre de 31, sont soigneusement répartis sur six orbites différentes. Ils tournent autour de la Terre à une distance approximative de 20 200 km. Leur période orbitale est d’environ 12 heures, c’est-à-dire qu’un satellite effectue deux rotations complètes autour de notre planète chaque jour.
Chacun de ces satellites possède à son bord une horloge atomique, d’une précision inégalée. Cette dernier permet d’émettre une onde radio très précise contenant l’heure exacte d’émission et les données sur l’orbite du satellite.
Comment le GPS détermine-t-il la Position ?
Utilisant le principe de triangulation, le récepteur GPS de votre appareil (téléphone, système de navigation de voiture, montre connectée…) capte les signaux de plusieurs satellites simultanément.
Il collecte les données de chaque signal, notamment le temps d’émission de ce dernier provenant de l’horloge embarquée du satellite. Le récepteur GPS connaît par ailleurs l’heure précise de réception du signal. La différence entre l’heure d’émission et celle de réception permet de calculer la distance du récepteur au satellite. En multipliant cette durée par la vitesse de la lumière (vitesse de propagation de l’onde), on obtient la distance qui sépare le satellite du récepteur GPS.
Si on se représente cette distance comme un rayon, le récepteur est donc situé quelque part sur une sphère dont le centre est le satellite. En utilisant le signal d’un deuxième satellite, on obtient une seconde sphère. L’intersection de ces deux sphères donne un cercle sur lequel est situé le récepteur. En ajoutant un troisième satellite, on obtient une nouvelle sphère et l’intersection de ces trois sphères donne deux points.
Le principe de triangulation intervient alors pour la détermination du point exact. Grâce à un quatrième satellite, le GPS élimine l’un des deux points restants pour nous donner notre position exacte en 3 dimensions.
Les Garanties de Précision du GPS
Bien que le système de GPS soit incroyablement précis, quelques erreurs peuvent se produire et affecter la précision des mesures. Les signaux GPS peuvent être retardés en passant à travers l’atmosphère de la Terre, ce qui peut légèrement fausser les mesures de distance. De plus, les erreurs d’heure, bien que minuscules, peuvent accumuler une erreur importante compte tenu de la vitesse des signaux GPS.
Pour pallier ces problèmes, des algorithmes hautement sophistiqués sont utilisés pour corriger ces imprécisions et assurer une précision optimale. En outre, des stations au sol partout sur la planète surveillent constamment les signaux des satellites et envoient des corrections si nécessaire.
Nous espérons que cette plongée dans le fonctionnement du GPS vous a permis d’en apprendre plus sur cette formidable technologie qui a révolutionné notre approche de la navigation et de la localisation. Alors, la prochaine fois que vous utiliserez votre GPS, peut-être apprécierez-vous davantage la précision et la complexité du système qui vous guide jour après jour.