HDG explique comment fonctionne le GPS?

La dernière fois que vous avez utilisé votre téléphone pour que Google Maps identifie votre emplacement exact sur une carte, vous êtes-vous déjà arrêté et vous vous demandez comment fonctionne le GPS si précisément?

Le système mondial du système de positionnement (GPS) a été lancé par le U.S. Département 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 d'autres militaires. Aujourd'hui, à ce jour, il y en a 28.

Dans les années 80, les données transmises à partir de satellites GPS ont été ouvertes au public, ce qui a ouvert un marché entier pour le large assortiment de dispositifs de navigation GPS que nous avons aujourd'hui. 

Étant donné que chaque satellite se déplace dans une orbite prévisible sur la terre, le récepteur peut utiliser un almanach stocké de la position connue actuelle de tous les satellites GPS pour déterminer où, environ, 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 capable de calculer votre emplacement approximatif en déterminant où l'intersection de ces trois sphères se réunisse à la surface de la terre.

Le récepteur vous affiche ensuite cet emplacement sur une carte.

Trois satellites fournissent un emplacement approximatif 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 appelé trilatération.

Comment fonctionne votre capteur GPS de téléphone

La plupart des smartphones modernes sont aujourd'hui 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 temps n'est pas synchronisé avec les horloges atomiques des satellites en orbite. Cependant, cela n'a pas d'importance lorsqu'il s'agit de calculer l'emplacement à l'aide de signaux de ces satellites.

En effet. Puisque 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 se déplacent à la vitesse de la lumière, les différences entre chaque horodat reçu révèle la distance entre votre téléphone et chacun des satellites.

Voici comment fonctionne ce processus GPS:

• Les quatre satellites transmettent le même horodatage exact à votre téléphone à 17:12:14.
• Votre téléphone reçoit cet horodatage à 5:12:15 du satellite 1.
• Il reçoit l'horodatage à 5:12:16 du satellite 2.
• Enfin, à 5:12:17, il reçoit l'horodatage du satellite 3.

Cela indique à votre récepteur GPS qu'il a fallu 1 seconde au signal radio pour l'atteindre à partir du satellite 1, 2 secondes du satellite 2 et 3 secondes du 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 peut calculer que sa distance est d'environ 300 mille mètres du satellite 1, 600 mille mètres du satellite 2 et de 900 mille 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 l'emplacement actuel approximatif sur la terre des trois satellites, qui fournit des coordonnées de longitude et de latitude des trois. 

Avec 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 ensuite utiliser la distance mesurée entre elle et un quatrième satellite pour déterminer quelle altitude au-dessus de la terre vous êtes située.

Qu'est-ce qu'un système de positionnement global assisté?

Avant que les smartphones ne commencent à intégrer les circuits GPS, les gens utilisaient généralement des récepteurs GPS portables qui ont couru des batteries AA. Ou ils installeraient des unités GPS dans des voitures, qui étaient connectées à la batterie du téléphone.

C'était parce que la communication radio nécessite plus de puissance. La limitation de cela est que vous deviez souvent attendre plusieurs minutes pour que votre récepteur GPS «verrouille» suffisamment de satellites GPS pour calculer votre position.

Les fabricants de smartphones ont contourné cette limitation de la batterie en combinant sa technologie existante de triangulation cellulaire. Bien avant l'activation des téléphones GPS, ils pouvaient utiliser des signaux provenant de tours de téléphone portable 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 les tours de téléphone portable sont au niveau du sol, ce calcul de la navigation est beaucoup moins précis. Ainsi, votre logiciel GPS pour smartphone utilisera d'abord la triangulation des signaux cellulaires pour déterminer votre position approximative, puis met à jour cette position une fois que les données GPS Satellite sont prêtes.

Cela permet aux smartphones modernes de réserver l'alimentation de 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 emplacement sur Google Maps passer à l'occasion dans un nouvel emplacement lorsque des données plus précises sont disponibles.