Global Positioning System [GPS]

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Présentation

Global Positioning System [GPS], système de navigation radio, composé de 24 satellites et d’une base terrestre, qui permet de fournir à un abonné sa position précise en trois dimensions (latitude, longitude, altitude), sa vitesse et l’heure.

Le GPS est accessible 24 heures sur 24, de n’importe quel point de la Terre et quelles que soient les conditions météorologiques. Comme l’utilisateur n’a pas à communiquer avec les satellites, le système GPS peut desservir un nombre illimité d’utilisateurs.

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Histoire et développement

Exploité et entretenu par le département de la Défense des États-Unis, le système de positionnement universel a été créé en 1973 afin de réduire la prolifération des aides à la navigation. Le GPS, qui résout tous les problèmes rencontrés par les nombreux autres systèmes de navigation, a été adopté par un large éventail d’utilisateurs. Dès la mise en orbite des tout premiers satellites, il s’est montré très performant pour les applications classiques de navigation. Son utilisation étant compatible avec celle d’équipements bon marché, le GPS encourage la création de nombreuses applications nouvelles.

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Modèles et performances

Le GPS est disponible sous deux formes principales : le service de positionnement standard (SPS) et le service de positionnement précis (PPS). Le SPS donne une position horizontale avec une précision de 100 m. La précision horizontale du PPS est de 20 m. Aux utilisateurs autorisés, habituellement l’armée des États-Unis et celles de ses alliés, le PPS offre également une plus grande résistance au brouillage et un système de détection des signaux trompeurs (antileurre).

Des techniques avancées comme le GPS différentiel (DGPS) et l’utilisation de la fréquence d’une onde porteuse permettent aux utilisateurs du DGPS d’obtenir une précision horizontale de 3 m. Les géomètres sont les premiers à avoir utilisé les méthodes à onde porteuse pour calculer des positions avec une précision inférieure à 1 cm. Le SPS, le DGPS et les techniques à onde porteuse sont à présent proposés à tous les utilisateurs.

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Fonctionnement du GPS

Le GPS détermine la position en calculant l’intervalle de temps qui sépare le moment où un signal est émis et le moment où il est reçu. Les satellites GPS sont équipés d’horloges atomiques, qui donnent une mesure très précise du temps. Cette mesure est intégrée dans des codes transmis par le satellite, et un récepteur peut en déduire à chaque instant le moment où le signal a été diffusé. Le signal contient également des données permettant au récepteur de calculer les positions des satellites et d’effectuer les corrections de position nécessaires à une localisation précise. Le récepteur connaît le temps mis par le signal pour arriver du satellite et en déduit la distance qui l’en sépare. Il doit tenir compte des retards de propagation provoqués par l’ionosphère et la troposphère. La distance par rapport à trois satellites, ainsi que la localisation de chaque satellite au moment de l’émission du signal, permettent au récepteur de calculer la position en trois dimensions.

Cependant, pour pouvoir calculer directement les distances, l’utilisateur devrait être équipé d’une horloge atomique synchronisée sur le système de positionnement universel. Une quatrième mesure à partir d’un satellite supplémentaire élimine cette contrainte. Le récepteur utilise par conséquent quatre satellites pour calculer sa latitude, sa longitude, son altitude et l’heure.