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Le GPS (Global Positioning System) est un système de navigation par satellite du gouvernement américain. À l'heure actuelle, il est composé d'au moins 24 satellites. Le GPS fonctionne quelles que soient les conditions météo, partout dans le monde, 24 heures sur 24, sans abonnement ni frais d'installation. Au départ, le département de la Défense des États-Unis (USDOD) avait mis des satellites en orbite pour une utilisation militaire, mais ils ont été mis à la disposition des civils dans les années 1980.

FONCTIONNEMENT DU GPS

Les satellites GPS font le tour de la Terre deux fois par jour en suivant une orbite précise. Chaque satellite transmet un signal unique et des paramètres orbitaux qui permettent aux appareils GPS de décoder et de calculer la position précise du satellite. Les récepteurs GPS utilisent ces informations et la trilatération pour calculer la position exacte d'un utilisateur. En bref, le récepteur GPS mesure la distance qui le sépare de chaque satellite en fonction du temps nécessaire pour recevoir un signal. En mesurant la distance avec plusieurs satellites, le récepteur peut déterminer la position d'un utilisateur et l'afficher sur un écran pour mesurer un parcours de course, planifier un parcours de golf, trouver un chemin de retour ou partir à l'aventure n'importe où.

Aujourd'hui, le GPS est intégré à de nombreux types d'appareils : montres connectées, appareils de communication par satellite, automobiles, bateaux et bien plus encore. Pour calculer votre position 2D (latitude et longitude) et suivre les déplacements, un récepteur GPS doit obtenir un signal d'au moins trois satellites. Lorsque quatre satellites ou plus sont à portée, le récepteur peut déterminer votre position 3D (latitude, longitude et altitude). En général, un récepteur GPS suit huit satellites ou plus, mais cela dépend de l'heure de la journée et de l'endroit où vous vous trouvez sur la planète. Certains appareils peuvent faire tout cela depuis votre poignet.

Une fois votre position déterminée, le GPS peut calculer d'autres informations telles que :

• la vitesse ;
• le cap ;
• le tracé ;
• la distance du trajet ;
• la distance à destination ;
• les heures de lever/coucher du soleil ;
• et bien plus encore.

QUEL EST LE DEGRÉ DE PRÉCISION DU GPS ?

Les récepteurs GPS actuels sont extrêmement précis grâce à leur conception multicanal parallèle. Nos récepteurs reçoivent rapidement le signal des satellites lors de leur première mise sous tension. Ils maintiennent le suivi dans les forêts denses et au milieu des grands bâtiments urbains. Certains facteurs atmosphériques et d'autres sources d'erreur peuvent affecter la précision des récepteurs GPS. Les récepteurs GPS Garmin sont généralement précis à environ dix mètres près. La précision est encore meilleure sur l'eau parce qu'aucun obstacle n'interfère avec le signal.

AUTRES SYSTÈMES GPS

Il existe d'autres systèmes semblables au GPS dans le monde, qui sont tous classés comme des systèmes internationaux de navigation par satellite (GNSS). GNSS est un terme générique désignant tous les systèmes de navigation par satellite. La plupart des récepteurs Garmin suivent les signaux GPS, GLONASS et Galileo, et certaines variantes régionales suivent même BeiDou et QZSS. Ils sont parfois appelés récepteurs à constellation multiple, car ils suivent et utilisent plusieurs constellations de satellites. En général, plus vous suivez de satellites, plus la solution est censée être fiable. Les nouveaux produits Garmin peuvent suivre près de 20 ou 30 satellites.

LE SYSTÈME DE SATELLITES GPS

Les 31 satellites qui composent actuellement le segment spatial GPS gravitent autour de la Terre à environ 19 000 kilomètres au-dessus de nous. Ces satellites sont constamment en mouvement et font deux fois le tour de la planète en moins de 24 heures. Ils se déplacent à une vitesse d'environ 11 000 kilomètres par heure. De petits propulseurs permettent à chaque satellite de voler sur le bon axe.

Voici d'autres informations intéressantes sur les satellites GPS :

• le nom USDOD officiel du GPS est NAVSTAR ;
• le premier satellite GPS a été lancé en 1978 ;
• une constellation complète de 24 satellites a été réalisée en 1994 ;
• chaque satellite est conçu pour durer environ 10 ans ; des remplaçants sont constamment construits et envoyés en orbite ;
• un satellite GPS pèse environ 900 kilos et mesure environ 5 mètres de large lorsque les panneaux solaires sont déployés ;
• les satellites GPS sont alimentés par l'énergie solaire, mais ils disposent de batteries de secours intégrées en cas d'éclipse solaire ;
• la puissance de l'émetteur est inférieure ou égale à 50 watts ;
• le GPS déploie actuellement Block III, un satellite de troisième génération.

QUELS SONT LES SIGNAUX ?

Les signaux satellites GPS sont considérablement affaiblis lorsqu'ils atteignent la surface de la Terre. Les signaux fonctionnent en visibilité directe, ce qui signifie qu'ils traversent les nuages, le verre et le plastique, mais qu'ils ne traversent pas la plupart des objets solides, tels que les bâtiments et les montagnes. Cependant, les récepteurs modernes sont plus sensibles et peuvent généralement traverser les maisons.

Ces dernières années, le GPS a ajouté une fréquence supplémentaire, appelée L5, aux satellites qui sont envoyés en orbite. Ce signal avancé offre plus de puissance et de meilleures capacités de suivi que le signal L1 d'origine. Les derniers récepteurs GPS Garmin utilisent désormais la fréquence L5 pour améliorer la précision et la fiabilité. Cette solution multi-bandes ( (c.-à-d., L1 et L5) apporte des améliorations sous les couvertures végétales denses et dans les milieux urbains denses.

Un signal GPS contient trois types d'informations :

• le code pseudoaléatoire est un code ID qui identifie le satellite qui transmet des informations. Vous pouvez voir les satellites dont vous recevez les signaux sur la page des satellites de votre appareil ;
• les données d'éphémérides sont nécessaires pour déterminer la position d'un satellite et fournissent des informations importantes sur l'état de santé d'un satellite, ainsi que la date et l'heure actuelles ;
• les données d'almanach indiquent au récepteur GPS l'emplacement approximatif de chaque satellite GPS à tout moment pendant plusieurs mois, et affichent les informations orbitales pour ce satellite et tous les autres satellites du système.
   

LES SOURCES D'ERREUR DU SIGNAL GPS

Les facteurs qui peuvent affecter le signal et la précision GPS sont les suivants :

• Retards causés par l'ionosphère et la troposphère : les signaux satellites ralentissent lorsqu'ils traversent l'atmosphère. Le système GPS utilise un modèle intégré pour corriger partiellement ce type d'erreur.
• Multiacheminement du signal : le signal GPS peut être réfléchi par des objets, tels que de hauts bâtiments ou de grandes surfaces rocheuses, avant d'atteindre le récepteur, ce qui augmente le temps de déplacement du signal et provoque des erreurs. Le signal L5 améliore la capacité du récepteur à trier les réflexions et les signaux en visibilité directe.
• Erreurs d'horloge du récepteur : l'horloge intégrée d'un récepteur peut présenter de légères erreurs de synchronisation, car elle est moins précise que les horloges atomiques des satellites GPS.
• Erreurs orbitales : la position signalée du satellite peut ne pas être précise.
• Nombre de satellites visibles : plus un récepteur GPS peut « voir » de satellites, meilleure est la précision. Lorsqu'un signal est bloqué, des erreurs de position peuvent se produire, voire une impossibilité de lire la position. Les GPS ne fonctionnent généralement pas sous l'eau ou sous terre, mais les récepteurs haute sensibilité peuvent suivre certains signaux à l'intérieur des bâtiments ou sous les arbres.
• Géométrie/ombrage du satellite : les signaux satellites sont plus efficaces lorsque les satellites sont placés à des angles larges les uns par rapport aux autres, plutôt qu'en ligne ou en regroupement étroit. C'est pourquoi l'altitude n'est généralement pas aussi précise que la position horizontale.
• Disponibilité sélective (SA) : l'USDOD appliquait autrefois la SA aux satellites, ce qui rendait les signaux moins précis afin d'empêcher les « ennemis » d'utiliser des signaux GPS très précis. Le gouvernement a désactivé la SA en mai 2000, ce qui a amélioré la précision des récepteurs GPS civils.

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