La dernière fois que vous avez utilisé votre téléphone pour avoir Google Maps identifie votre position exacte sur une carte, vous êtes-vous déjà arrêté et vous vous demandiez comment le GPS fonctionnait si précisément?
Le système de positionnement mondial (GPS) ) a été lancé par le Département américain de la défense en 1973 (connu sous le nom de NAVSTAR). En 1993, il y avait 24 satellites GPS en orbite autour de la Terre et diffusant des données orbitales et positionnelles que les militaires pouvaient utiliser à des fins de navigation et à d'autres fins militaires. Aujourd'hui, au moment de la rédaction de ce document, il y en a 28.
Dans les années 80, les données transmises par les satellites GPS ont été ouvertes au public, ce qui a ouvert un marché entier pour le large assortiment d'appareils de navigation GPS que nous avons aujourd'hui.
Au moment de l'écriture de cet article, la Russie, la Chine, l'Europe et l'Inde ont tous leurs propres systèmes GPS actifs. Le Japon développe son propre système GPS qui devrait être opérationnel en 2023.
Comment fonctionne le GPS?
Bien que la technologie satellite basée sur le GPS soit très avancé, le fonctionnement du système est d'une simplicité impressionnante.
Chaque système de navigation GPS comprend trois composants.
In_content_1 all: [300x250] / dfp: [ 640x360]->Les récepteurs GPS utilisent une méthode mathématique principe connu sous le nom de triangulation pour calculer sa propre position.
Comment fonctionne la triangulation GPS
De n'importe quel point de la planète, si vous tenez un récepteur GPS (comme celui de votre téléphone), un récepteur GPS reçoit les horodatages des horloges synchronisées sur chacun des satellites GPS.
En utilisant les différences d'horodatage et la vitesse constante de la lumière à laquelle les ondes radio se déplacent, le récepteur GPS peut déterminer la distance entre l'endroit où vous vous tenez à chaque satellite.
Cela fournit au récepteur GPS le rayon des sphères avec les satellites au centre, et votre position au bord de la sphère.
Puisque chaque satellite se déplace dans un orbite au-dessus de la terre, le récepteur peut utiliser un almanach stocké de la position actuelle connue de tous les satellites GPS pour déterminer où, approximativement, ces satellites sont actuellement situés sur la terre.
Avec la position connue de chaque satellite et la distance mesurée entre ces satellites et votre position, votre réception GPS est en mesure de calculer votre position approximative en déterminant où l'intersection de ces trois sphères se rejoignent à la surface de la Terre.
Le récepteur vous affiche ensuite cette position sur une carte.
Trois satellites fournissent une position approximative, et les récepteurs GPS nécessitent un quatrième signal d'un autre satellite GPS pour déterminer votre altitude actuelle sur la surface de la Terre en utilisant un autre principe mathématique connu sous le nom de trilatération.
Fonctionnement du capteur GPS de votre téléphone
La plupart des smartphones modernes sont équipés d'une puce de récepteur GPS. Cette puce peut recevoir les signaux radio des satellites GPS.
L'horloge de votre téléphone n'est pas une horloge atomique, donc son heure n'est pas synchronisée avec les horloges atomiques des satellites en orbite. Cependant, cela n'a pas d'importance quand il s'agit de calculer la position en utilisant les signaux de ces satellites.
En effet, le récepteur GPS de votre téléphone se concentre sur les données qu'il reçoit des satellites et sur une base de données des emplacements de satellites connus sur la Terre. Étant donné que tous les satellites ont une horloge atomique, l'heure actuelle sur chaque satellite est exactement la même à un moment donné.
Cependant, en raison de la distance du satellite et du fait que les signaux radio voyagent à la vitesse de la lumière, les différences entre chaque horodatage reçu révèlent la distance entre votre téléphone et chacun des satellites.
Voici comment ce processus GPS fonctionne:
Ceci indique à votre récepteur GPS qu'il a fallu 1 seconde au signal radio pour l'atteindre depuis le satellite 1, 2 secondes depuis le satellite 2 et 3 secondes depuis le satellite 3.
La vitesse de la lumière est une constante connue de 299 792 458 mètres par seconde.
En utilisant des mathématiques simples, le récepteur ca n calculer que sa distance est d'environ 300 000 mètres du satellite 1, 600 000 mètres du satellite 2 et 900 000 mètres du satellite 3.
À l'aide d'une table de recherche à partir d'une base de données satellite GPS, le récepteur GPS de votre téléphone connaît la position actuelle approximative sur la terre des trois satellites , qui fournit les coordonnées de longitude et de latitude des trois.
Grâce à ces informations, votre téléphone est capable de calculer vos propres coordonnées de longitude et de latitude sur la Terre.
En utilisant vos coordonnées connues, votre récepteur GPS peut alors utiliser la distance mesurée entre lui-même et un quatrième satellite pour déterminer à quelle altitude au-dessus de la Terre vous vous trouvez.
Qu'est-ce qu'un système de positionnement mondial assisté?
Avant que les smartphones ne commencent à intégrer les circuits GPS, les gens utilisaient généralement des récepteurs GPS portables fonctionnant avec des piles AA. Ou ils installaient des unités GPS dans les voitures, qui étaient connectées à la batterie du téléphone.
En effet, la communication radio nécessite plus d'énergie. La limitation est que vous avez souvent dû attendre plusieurs minutes pour que votre récepteur GPS se "verrouille" sur suffisamment de satellites GPS pour calculer votre position.
Les fabricants de smartphones ont contourné cette limitation de batterie en combinant sa technologie existante de triangulation cellulaire. Bien avant que les téléphones ne soient compatibles avec le GPS, ils pouvaient utiliser les signaux provenant des tours de téléphonie mobile pour trianguler votre position, en utilisant le même type d'horodatage de triangulation et de technologie de distance qu'avec les satellites GPS.
Malheureusement, parce que le téléphone portable les tours sont au niveau du sol, ce calcul de navigation est beaucoup moins précis. Ainsi, le logiciel GPS de votre smartphone utilisera d'abord la triangulation du signal cellulaire pour déterminer votre position approximative, puis mettra à jour cette position une fois que les données GPS du satellite seront prêtes.
Cela permet aux smartphones modernes de réserver la batterie en utilisant uniquement les données GPS lorsque ces mises à jour de localisation sont requises. C'est pourquoi vous pouvez souvent voir votre position sur Google Maps sauter occasionnellement vers un nouvel emplacement lorsque des données plus précises sont disponibles.