Le GPS : Qu'est-ce que c'est ?

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Le GPS : Qu'est-ce que c'est ?

Messagede nico39 le Jeu Jan 10, 2008 6:48 pm

GPS, kèsako ?
GPS, pour Global Positioning System, donc système de positionnement global.
Ouais, t'es sympa, mais on aurait pu traduire...
Certes, mais ça permet de limiter l'étendue du post, puisque je ne parlerai que du principe de positionnement, pas des applications qui en découlent, comme le calcul d'un itinéraire ;)

La fausse idée.
Le récepteur GPS, comme son nom l'indique, réceptionne un signal, et n'en émet pas ! Acceptez-le pour l'instant, je développerai plus loin.
Ce matériel ne communique donc pas avec les satellites, mais en reçoit des informations.
Pour vous faire une idée, un matériel qui permet d'émettre vers un satellite doit pouvoir concentrer un signal fort, et un matériel de poche ne dispose que d'une énergie limitée.
De plus, les antennes de communication vers les satellites sont de 2 types : paraboliques, ou en forme de râteau, pas très pratique à loger dans la poche... (Plus de détails)

Mais, t'es sur qu'ils ne communiquent pas ?
Oui, et non !
Un récepteur GPS tel que nous le connaissons ne communique pas avec les satellites.
Cependant, au moins 3 types de matériels, embarquant un récepteur GPS, peuvent être amenés à communiquer :
- un récepteur, intégrant un module GSM, pourra envoyer sa position à un serveur informatique, ce qui permettra à quelqu'un extérieur au véhicule (au chaud dans un bureau) d'en connaitre la position (gestion de flotte, pour des sociétés de livraison par exemple),
- un système anti-vol pourra, toujours sur le même principe, envoyer la position d'un véhicule volé aux services concernés (police, gendarmerie, émission dans la plage VHF, etc...)
- enfin, sachez que le système GPS dérive dans le temps, donc la précision évoluerai, si des stations au sol, connaissant bien sur leur position précise, et leur position calculée par le système GPS, n'envoyait l'erreur calculée aux satellites de la constellation GPS.

Constellation ?
Et oui, le système GPS est composé de 24 satellites, qui circulent tout autour du globe.
Ainsi, schématiquement, on peut dire qu'on ne pourra profiter que de 12 satellites en même temps, les autres étant "cachés" par la Terre.
En pratique, ce n'est pas tout à fait exact.
Le signal émit par un satellite subit diverses perturbations dans son "voyage", parmi lesquelles la distortion du passage dans l'atmosphère, les éruptions solaires, etc...
La distortion est d'autant plus faible que le signal entre dans l'atmosphère , formant un angle droit avec celle-ci.
Un satellite trop "bas" sur l'horizon ne sera donc pas écouté par le récepteur, qui lui préfèrera des satellites positionnés à son zénith, à sa verticale.
Ainsi, dans le schéma suivant, le signal du satellite 1 sera préféré au signal du satellite 2.
Image
Bon, abrège. Dis-nous comment les satellites connaissent notre position ?
C'est bien simple, ils ne la connaissent pas et ils s'en foutent !

Hein ? Mais alors ?
Alors, c'est le récepteur qui calcule sa position, en fonction des informations qu'envoient les satellites.

Principe de calcul.
Pour plus de simplicité, je cherche à me positionner dans le plan, et non dans l'espace.
Imaginons que je sois avec un ami, dont je connais l'exacte position.
Si j'arrive à déterminer la distance qui me sépare de lui, j'en déduirai un cercle sur lequel je peux me trouver.
Il se trouve que nos montres sont synchronisés. Quand il va me crier "Il est 12h00 pile", le son va mettre un certain temps à me parvenir, et quand il arrivera, il sera 12h00m03s. Ces 3 secondes, à 330m/s, vont me dire que je me trouve à 990m de mon ami.
Maintenant, étant très sympa, je me suis fait un 2è ami.
Nous allons recommencer l'opération, ce qui va déterminer ma position par rapport à ce 2è ami, d'où un autre cercle.
Les points d'intersection de ces 2 cercles vont déterminer mes 2 positions probables.
Un 3è ami me permettra donc de déterminer lequel de ces 2 points est le bon.
Image

Ouais, super, t'as 3 amis, tu t'la pètes...
Exactement.
Maintenant, si je remplace mes amis par des satellites, des montres approximatives par des horloges atomiques (2 par satellites), un cri par un signal radio, une vitesse de propagation de 330m/s par une vitesse des ondes de 300.000 km/s, je détermine ma position un peu plus précisément, non ?

Peut-être, mais ton positionnement dans le plan, c'est facile, moi je suis dans l'espace
Tout à fait.
Une distance calculée par rapport à un satellite me donnera donc une sphère, sur la périphérie de laquelle je peux me trouver.
Un 2è satellite me donnera une 2è sphère, l'intersection des deux me donnera un cercle.
Un 3è satellite, et sa sphère, viendront me donner les 2 points que j'avais dans le plan.
Un 4è évincera le point faux, pour me donner ma position exacte.
Cette position comportera mes coordonnées géographiques précises (43°N - 3°E), appelées abusivement coordonnées GPS alors qu'elles existaient bien avant, ainsi que mon altitude par rapport au niveau moyen de la mer.

Mon altitude ?
Oui.
Il est par contre évident que suivant les applications, le récepteur exploitera ou non cette information.
L'altitude d'un bateau n'est pas forcément très intéressante.
L'altitude d'une voiture, à par en montagne pour s'amuser, peu vitale.
L'altitude d'un avion, à condition de connaitre l'altitude du relief survolé, peut se révéler... indispensable ? :lol:

Donc c'est ça ? Les satellites me donnent l'heure ?
C'est en effet sur l'heure GMT que repose tout le système.
L'heure GMT, rappelons-le, est l'heure "universelle".
Cependant, les satellites délivrent également d'autres informations.
Tout d'abord, comme dans toute conversation, je souhaite connaitre mon interlocuteur, donc le satellite m'enverra son identification, sous la forme d'un code.
Ensuite, pour connaitre ma position, il faut que je connaisse la position des satellites. En effet, ils ne sont pas géostationnaires mais se déplacent le long d'une orbite autour de la Terre. Je vais donc recevoir la position précise du satellite.
Enfin, quand j'allume mon récepteur, il serait trop long d'écouter tous les satellites pour déterminer ceux qui sont visibles, et ceux qui sont cachés par notre bonne vielle planète.
Je vais donc recevoir des positions prévisionnelles des satellites sur 6 mois, de façon à n'écouter que ceux que je suis susceptible d'entendre.
Cependant, comme tout déplacement, il y a une erreur (avance, retard, ...), et je vais recevoir des positions "corrigées" prévisionnelles, valables seulement quelques heures.

Et la précision dans tout ça ?
Il faut bien savoir que le GPS est un système mis en place par l'armée américaine.
Dans sa conception, le système prévoit donc une utilisation militaire, et une utilisation civile.
Le signal militaire disposera donc de la précision maximale, tandis que le signal civil sera volontairement brouillé.
Depuis 2000, le président US a cependant décidé d'offrir la même précision aux civils qu'aux militaires. Il dispose toujours de la possibilité de re-brouiller le signal des civils.

Et la concurrence ?
Partant du principe qu'il est délicat de confier son positionnement à l'armée d'un autre pays, d'autres systèmes ont vu le jour, aussi bien en Russie qu'en Asie.
Le système Européen, Galiléo, devrait voir le jour dans les prochaines années.


Pour plus de détails : http://fr.wikipedia.org/wiki/Gps


source : squiz
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Re: Le GPS : Qu'est-ce que c'est ?

Messagede Berguelin le Dim Déc 21, 2008 1:07 am

Très bel exposé :applaudir
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Re: Le GPS : Qu'est-ce que c'est ?

Messagede Zamal974 le Ven Déc 26, 2008 11:09 pm

eh ben au moins je sais pourquoi mon Go520 m'amène où je veux

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