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Le GPS ou Global Positioning System est le premier système de positionnement mondial et a été mis en place par le ministère de la défense des États-Unis: il permet de connaître sa position n'importe où à la surface de la Terre. La projection cartographique utilisée est une projection sphérique nommée WGS84
À noter que l'Union Européenne est en train de développer son propre système de satellites, et donc de positionnement, se nommant Galileo, et devrait ainsi être indépendante de l'armée américaine. Le système est prévu pour être fonctionnel en 2008.
Le système GPS comprend au moins 24 satellites artificiels orbitant à 20 200 km d'altitude. Ces satellites émettent en permanence, grâce à leur horloge atomique, un signal d'heure précis. Ainsi un récepteur GPS qui capte les signaux d'au moins quatre satellites peut, en mesurant les écarts relatifs des horloges, connaître son éloignement par rapport aux quatre satellites et, par triangulation, se situer précisément en trois dimensions sur la Terre (avec une précision de 15 à 100 mètres).
Il est à noter que dans certains cas, on peut n'avoir besoin que de 3 satellites. La localisation en altitude (axe des Z) n'est pas correct alors que la longitude et la latitude (axe des X et des Y ) sont encore bonnes. Le fait d'être au-dessus d'une surface "plane" (océan, mer) est caractéristique de ce genre de situation. Ce type d'exception s'applique surtout au positionnment d'engins volants (avions, etc.).
| Table of contents |
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2 Principe de fonctionnement 3 Fabricants de récepteurs GPS 4 Logiciels libres 5 Voir aussi |
Le système GPS est composé de 3 parties distinctes, appelées encore segments:
- le segment spatial est constitué d'une constellation de 24 satellites (NAVSTAR: Navigation Satellite Timing And Ranging). Ces satellites évoluent a une altitude comprise entre 500 et 1500 km et mettent 12 heures pour effectuer une révolution autour de la Terre.
- le segment de contrôle est la partie qui permet de piloter et de surveiller le système. Il est composé de 5 stations américaines au sol (la station maîtresse est basée à Colorado Springs) leur rôle est d'enregistrer toutes les informations émises par les satellites, pour calculer les positionnements.
- le segment utilisateur regroupe l'ensemble des utilisateurs civils et militaires qui ne font que recevoir les informations des satellites. Le nombre d'utilisateurs GPS est donc illimité.
Le GPS fonctionne grâce au calcul de la distance qui sépare un récepteur GPS et plusieurs satellites. Puisque la position des 24 satellites est connu avec une très grande precision part le recepteur, celui ci peut, grâce a la connaissance de la distance qui le sépare des satellites, connaître ses coordonnées.
Pour mesurer le temps mis par l'onde pour lui parvenir, le récepteur GPS compare l'heure d'émission ( inclus dans le signal ) et de réception de l'onde d'émission par le satellite. Cette distance est appelée "pseudo range", ce qui signifie pseudo distance. Une erreur d'un millionième de seconde provoque une erreur de 300 mètres sur la position!
Le récepteur Gps se trouve alors dans une zone de chevauchement de ces cercles et retardera son horloge jusqu'à ce que cette zone soit la plus petite possible. Ensuite, lorsque l'horloge est parfaitement synchronisée, les 3 cercles de position donnés par les satellites se couperont en un point unique.
C'est le récepteur GPS qui effectue cette conversion grâce au système géodésique WGS84 (World Geodetic System 84), le système le plus utilisé au monde qui est une référence global répondant aux objectifs d'un système mondial de navigation.
Ainsi le GPS s'avère accessible aux transporteurs routiers, avions, navigateurs, randonneurs, géomètres, forestiers, automobilistes, etc.
En 2002, on peut notamment trouver des récepteurs chez :
Un site explicant la technologie du GPS
Description du GPS
Principe de fonctionnement
a) Mesure de la distance du récepteur par rapport a un satellite
Les satellites envoient des ondes électromagnétiques qui se propagent à la vitesse de la lumière. Connaissant la vitesse de propagation de la lumière, on peut alors calculer la distance qui sépare le satellite du récepteur en connaissant le temps qui l'on a mis pour parcourir ce trajet. b) Synchronisation de l'horloge du récepteur:
Grâce à la distance et à la position d'un satellite, on peut tracer un cercle imaginaire sur la surface de la Terre ou se trouve obligatoirement le récepteur. L'insertion de 3 de ces cercles permet de connaître la position exacte du récepteur. c) Remarque
Certains récepteurs sont capable d'affiner leurs calculs en utilisant plus de 4 satellites ( ce qui rend les mesures plus faciles ) tout en ôtant les sources qui semblent peut fiables. d) Conversion des informations obtenues:
Le positionnement 3D donne ainsi les coordonnées du récepteur dans l'espace, dans un repère à 3 axes et qui a pour origine le centre de gavité des masses terrestres. Pour que ces données soit exploitables, il faut convertir les données (X,Y,Z), en " latitude, longitude, altitude".Fabricants de récepteurs GPS
Logiciels libres
Voir aussi