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TECHNIQUE : GPS OU ES-TU ?
7/8/2015 3:44:06 PM


Le GPS est l'aboutissement d'un programme de l'armée américaine lancé pendant la guerre froide (dans les années 60) et appelé NAVSTAR.


Par triangulation (cf. description), le récepteur, en mesurant la distance qui le sépare du satellite, peut calculer sa position : latitude, longitude, altitude. Avec les signaux de trois satellites, Il calcule la latitude et la longitude. Avec les signaux de quatre, on obtient l'altitude. Il est rappelé qu'à tout moment, chaque point de la Terre est couvert par cinq satellites et que plus le récepteur reçoit de signaux, plus sa précision de calcul est importante.


Sachant que le satellite a une position X précise et définie dans un espace à 3 dimensions, l'ensemble des points possibles où pourrait se situer l'utilisateur du GPS et la sphère de centre le satellite et de rayon la distance connue.


En faisant intervenir un 2ème satellite qui connaît la distance le séparant du récepteur, on obtient pour ensemble des points possibles, un cercle, issu de l'intersection des 2 sphères.


Le

TECHNIQUE : GPS OU ES-TU ?

"Mais ou sommes-nous ?" Se demandait l'infortuné conducteur de la voiture. Regardant aux alentours il ne reconnaissait rien, ni les rues, ni les échoppes, tous ces chemins si ressemblant l'amenaient à une conclusion … il était perdu. Voilà ce qui devait apparaître comme l'une des plus grandes angoisses de l'automobiliste d'avant notre ère, se perdre en voiture. Les temps ont changé et de nos jours la solution satellitaire se démocratise. Depuis les années 90, et comme l'a été Internet, c'est l'armée américaine qui est à l'origine de ce fabuleux moyen de repérage. Le GPS (ou Global Positionning System) solutionne tous les problèmes pour son heureux propriétaire. Où sommes-nous ? Où allons-nous ? Quelles sont les services à notre disposition ? En France, en Europe, dans le monde, le petit guide est là. Jusqu'à se demander qui lui souffle tout cela à l'oreille ?

Texte : Jérôme TORDJMAN - Photos : D.R.

Historique :
Le GPS est l'aboutissement d'un programme de l'armée américaine lancé pendant la guerre froide (dans les années 60) et appelé NAVSTAR. Le besoin était le suivant : les missiles intercontinentaux possédaient la capacité d'atteindre leur cible de façon autonome. Ils pouvaient être lancés par des sous-marins ou des camions lanceurs. Le problème était qu'ils savaient où aller à partir du moment ou ils connaissaient leur point de départ, mais dans des engins mobiles il fallait reprogrammer en permanence les coordonnées. Dans les années 80 les premiers satellites sont lancés et après une campagne de 14 années de mise sur orbite le système devient complet (1994). Aujourd'hui au travers des récepteurs GPS personnels ou embarqués le civil peut profiter du SPS (Standard Positionning System). Le SPS est la version simplifiée du GPS, la solution consiste à dégrader le signal des satellites. Les utilisateurs civils munis d'un récepteur classique auront ainsi une perte de précision (quelques dizaines de mètres d'incertitude). Alors que les militaires, utilisant un récepteur évolué, qui corrigera les erreurs selon des codes précis, bénéficieront de la meilleure précision possible (1 mètre). De plus le système reste entièrement sous le contrôle des USA car les satellites et les stations de contrôle leurs appartiennent.

Fonctionnement :
Les satellites utilisés pour le GPS sont au nombre de 24 (21+3 de secours), leur altitude est de 20000 km autour de la terre. Il y en a 4 sur chaque orbite répartis symétriquement. Tout point de la Terre est couvert au minimum par cinq d'entre eux. Ces satellites possèdent une horloge interne atomique qui leurs confère une extrême précision (1 milliardième de seconde).
1/ Ils envoient des signaux (à 300000Km/s) à des intervalles de temps réguliers. Chacun de ces signaux contient les informations suivantes : un code permettant d'identifier le satellite, l'instant "t" auquel le signal est transmis, sa hauteur et sa position par rapport aux coordonnées géographiques terrestres.
2/ Le récepteur GPS reçoit ces ondes radios et utilise les informations contenues dans les signaux.
3/ Par triangulation (cf. description), le récepteur, en mesurant la distance qui le sépare du satellite, peut calculer sa position : latitude, longitude, altitude. Avec les signaux de trois satellites, Il calcule la latitude et la longitude. Avec les signaux de quatre, on obtient l'altitude. Il est rappelé qu'à tout moment, chaque point de la Terre est couvert par cinq satellites et que plus le récepteur reçoit de signaux, plus sa précision de calcul est importante.
4/ Le satellite renvoie sa position théorique à la station de contrôle, qui calcule alors l'erreur de position commise par ce dernier afin de lui renvoyer la valeur de cette erreur.
Il peut ensuite informer le récepteur de l'erreur qu'il doit prendre en compte dans ses calculs.
La triangulation :
1ère étape
Supposons pour commencer que nous connaissions la distance séparant un satellite d'un récepteur GPS. Sachant que le satellite a une position X précise et définie dans un espace à 3 dimensions, l'ensemble des points possibles où pourrait se situer l'utilisateur du GPS est la sphère de centre le satellite et de rayon la distance connue (cf. schéma 1).

2ème étape
En faisant intervenir un 2ème satellite qui connaît la distance le séparant du récepteur, on obtient pour ensemble des points possibles, un cercle, issu de l'intersection des 2 sphères (schéma 2).

3ème étape
Le raisonnement est identique avec un 3ème satellite : on obtient alors 2 points possibles. Dans notre contexte, l'utilisateur n'est pas un astronaute flottant dans l'espace, donc il se trouve sur la surface terrestre, connaissant cette donnée on peut déduire sa position exacte en éliminant le point donnant un résultat incohérent. (cf. schéma 3).

Dans nos véhicules :
Le système GPS embarqué dans l'automobile ne connaît rien de plus que la position en latitude, longitude et altitude, et le lecteur placé dans le coffre n'est rien d'autre qu'une base de données géographiques. Pour pouvoir renseigner de façon claire l'utilisateur, le combiné recherche sur le plan son emplacement. Cette carte a été chargée au préalable par l'intermédiaire du cd-rom (ou dvd-rom) et contient aussi de nombreuses informations complémentaires. Après recoupement et en quelques dixièmes de secondes le système de navigation vous donne le chemin à suivre et les services disponibles au véhicule et à ses passagers.

L'utilisation du GPS a permis aux constructeurs de proposer de nouveaux services utilisant cette technologie. Ainsi les fabricants d'alarmes utilisent la position du véhicule récupérée par les bornes satellitaires pour retrouver les voitures volées. Les assistances après ventes des constructeurs (cf. Connect pour Fiat-Alfa), emploient aussi le GPS pour vous envoyer des dépanneurs dans les meilleurs délais.

La gamme des installations GPS est très large, si vous n'en avez pas une d'origine vous pouvez opter pour plusieurs type de produits. Les moins chers commencent aux alentours de 1500€, pour ce prix vous avez une installation avec un écran monochrome incorporé à l'autoradio et un lecteur intégré. En montant en gamme pour 2000€ vous pouvez avoir un écran déporté couleur, qui vous permettra de garder votre autoradio. Pour accéder au pack DVD il faudra compter 500€ supplémentaires, et pour finir l'installation complète avec VHS, DVD, connectique pour jouer atteindra les 3000€.

:: CONCLUSION
Le système GPS est actuellement le système de référence (offert au grand public) en matière de positionnement par satellite. Mais le monopole des américains dans ce domaine nous pousse à nous demander, que se passerait-il si demain ils décidaient d'envoyer de fausses informations ? Ou de supprimer les émissions ? Le risque est là … mais avec l'arrivée de ces écrans couleurs les outils multimédias ont pu se greffer à ce support et nous offrir encore plus de distraction. Aujourd'hui le lecteur DVD cartographique permet aussi de lire des films ; une connexion avec une console et nous voilà dans une salle de jeux. Les constructeurs l'ont bien compris, car comme Ford avec le Galaxy, ils proposent des modèles déjà équipés de ces technologies. Nos âmes d'enfant se réveillent et nous nous demandons si cet équipement sera demain.

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