Le système de positionnement global (GPS) est un système mondial de radionavigation formé d’une constellation de 24 satellites et de leurs stations terrestres. Le GPS utilise ces « étoiles artificielles » comme points de référence pour calculer des positions précises à quelques mètres près. En fait, avec des formes avancées de GPS, on peut faire des mesures à mieux qu’un centimètre !
Dans un sens, c’est comme donner à chaque mètre carré de la planète une adresse unique.
Les récepteurs GPS ont été miniaturisés à quelques circuits intégrés seulement et deviennent donc très économiques. Et cela rend la technologie accessible à pratiquement tout le monde. De nos jours, le GPS trouve sa place dans les voitures, les bateaux, les avions, les équipements de construction, le matériel de cinéma, les machines agricoles et même les ordinateurs portables.
Comment fonctionne le GPS ?
Le récepteur GPS reçoit un signal de chaque satellite GPS. Les satellites transmettent l’heure exacte à laquelle les signaux sont envoyés. En soustrayant l’heure d’émission du signal de l’heure de réception, le GPS peut savoir à quelle distance il se trouve de chaque satellite. Le récepteur GPS connaît également la position exacte dans le ciel des satellites, au moment où ils ont envoyé leurs signaux. Ainsi, étant donné le temps de parcours des signaux GPS de trois satellites et leur position exacte dans le ciel, le récepteur GPS peut déterminer votre position en trois dimensions : est, nord et altitude.
Imaginez que vous vous tenez quelque part sur Terre avec trois satellites dans le ciel au-dessus de vous. Si vous savez à quelle distance vous êtes du satellite A, alors vous savez que vous devez être situé quelque part sur le cercle rouge. Si vous faites de même pour les satellites B et C, vous pouvez déterminer votre position en voyant où les trois cercles se croisent. C’est exactement ce que fait votre récepteur GPS, bien qu’il utilise des sphères superposées plutôt que des cercles.
Il y a une complication. Pour calculer le temps que les signaux GPS ont mis à arriver, le récepteur GPS doit connaître l’heure de façon très précise. Les satellites GPS sont dotés d’horloges atomiques qui donnent une heure très précise, mais il n’est pas envisageable d’équiper un récepteur GPS d’une horloge atomique. Cependant, si le récepteur GPS utilise le signal d’un quatrième satellite, il peut résoudre une équation qui lui permet de déterminer l’heure exacte, sans avoir besoin d’une horloge atomique.
