Quel est le fonctionnement du GPS ?

Vers la fin des années 70, un principal problème freine l’efficacité du Département de la Défense américaine. Il s’agit de la conception d’un système pouvant permettre à tous les éléments de l’armée américaine (avions, navires, véhicules blindés, troupes) de se positionner de manière précise et quasi instantanée, n’importe quand, de n’importe quel endroit à la surface de la Terre. C’est l’idée même du GPS. 

L’utilisation grand public du GPS

Le système est composé de 24 satellites orbitant à 20.000km d’altitude. Répartis sur 6 plans orbitaux, ces 24 satellites sont suffisamment nombreux pour qu’à tout instant, aux moins trois soient clairement repérables de n’importe quel point à la surface du globe. Chaque satellite transmet un signal sinusoïdal de même qu’un signal codé contenant de nombreuses informations. 

Parmi ces informations figurent sa propre position et l’instant exact de l’émission du signal. Lorsqu’un récepteur GPS reçoit le code, il a la possibilité de déterminer aussitôt le temps que l’onde a mis pour parcourir la distance : de l’ordre de 70 ms. Multiplié par la vitesse de la lumière, vous avez la possibilité d’avoir la pseudo-distance, qu’il faudra corriger des perturbations naturelles. Étant donné que la longueur d’onde du signal codé est de 10 à 100 m en fonction du code utilisé, la distance absolue obtenue n’est estimée qu’à quelques mètres près. 

Trois mesures sur trois satellites fournissent les trois distances nécessaires qui peuvent vous aider à la détermination des coordonnées du point : la latitude, la longitude et l’altitude. Le système de GPS s’est tellement démocratisé qu’il est utilisé un peu partout, même dans le sport. C’est le cas par exemple du crossbox. C’est un système de haute précision qui permet d’analyser les performances des motos. 

Le positionnement GPS

Chaque satellite émet deux types de signaux codés : un code précis (code P) et un code non précis (code C/A). Le code précis permet d’avoir un positionnement à environ 10 m près. Un code non précis par contre permet un positionnement à 100 m près et est même accessible à tout utilisateur. 

Pour se positionner, il faut en réalité quatre satellites parce que les inconnues sont trois paramètres de position et le décalage de temps entre l’horloge réceptrice et celle des satellites. Ce décalage est relatif au fait que même si les horloges des satellites sont maintenues en parfaite synchronisation grâce à un système de contrôle au sol, celles des récepteurs, étant indépendantes les unes des autres, ne sont pas contrôlées.