Comment fonctionnent les récepteurs GPS?
Les récepteurs GPS (Global Positioning System) utilisent une technique intéressante pour empêcher les personnes de se perdre. Cependant, tous les récepteurs GPS ne sont pas égaux. Certains des récepteurs GPS «de poche», moins chers, auront peut-être plus de difficulté à vous indiquer où vous vous trouvez, par exemple dans les zones très boisées. Cependant, la plupart des récepteurs GPS peuvent très bien empêcher l’un d’eux de se perdre, ou l’aider à trouver un moyen de sortir en cas de perte.
Les récepteurs GPS sont raccordés à un système de 27 satellites en orbite autour de la Terre. Ils ont chacun un almanach électronique qui leur dit où chaque satellite devrait être à un moment donné. Ils reçoivent des données des satellites sur l'emplacement du récepteur. Cela fonctionne à travers une technique appelée trilatération tridimensionnelle.
Lorsqu'une personne tente de trouver sa position, le récepteur GPS capte les signaux de trois satellites ou plus les plus proches. Chaque satellite mesure les récepteurs GPS à une distance du satellite. Avec plus de mesures, la précision augmente, chaque nouvelle mesure aidant à identifier avec précision l'emplacement exact de la personne sur Terre.
Il est utile de comprendre cela en évaluant la trilatération bidimensionnelle. Une personne perdue demande son chemin à trois personnes. La première personne lui dit: «Tu es à 80 kilomètres de Sacramento.» La deuxième personne lui répond «Tu es à 40 kilomètres de San Jose». La troisième personne dit: «Tu es à 100 kilomètres de Santa Rosa. En comparant ces valeurs, la personne pourrait conclure qu'il est à San Francisco. Plus d'informations rendraient ces comparaisons encore plus faciles.
Les satellites et les récepteurs GPS utilisent la trilatération tridimensionnelle car ils ne mesurent pas les distances à plat, mais les distances des satellites à la terre. La plupart des gens se trouvent dans la zone de réception d'au moins trois récepteurs GPS à tout moment, ce qui permet d'identifier précisément leur emplacement. La plus grande précision est obtenue lorsque les récepteurs GPS peuvent atteindre au moins quatre satellites.
Les récepteurs GPS mesurent la distance en mesurant le temps nécessaire pour qu'un signal atteigne un satellite donné. Normalement, pour obtenir la meilleure précision, le récepteur GPS et le satellite nécessiteraient des horloges atomiques pour une précision extrême. Cependant, les horloges atomiques sont extrêmement coûteuses. Ainsi, seul le satellite est équipé d'une horloge atomique. Les récepteurs GPS ont une horloge à quartz qui se réinitialise en fonction des lectures des satellites à partir d'une horloge atomique.
Certaines erreurs de précision se produisent dans les récepteurs GPS car ils reposent sur l’hypothèse selon laquelle les ondes radio se déplaceront toutes à la même vitesse. Ce n'est pas le cas. Dans les villes, les ondes radio peuvent rebondir sur les gratte-ciel et fausser les résultats. Une des solutions à ce problème consiste à disposer de stations GPS stationnaires sur la Terre, capables de consulter les résultats GPS et de résoudre les problèmes connus.
Des modifications constantes sont apportées aux nouveaux récepteurs GPS pour capter les signaux de plusieurs satellites et prendre en compte les modifications mineures susceptibles d’affecter les mesures. Cependant, avec les récepteurs GPS, nous sommes sur le point de nous mettre en position de ne plus jamais nous perdre.