TECHNIQUE : GPS
OU ES-TU ?
"Mais ou
sommes-nous ?" Se demandait l'infortuné conducteur de
la voiture. Regardant aux alentours il ne reconnaissait rien, ni
les rues, ni les échoppes, tous ces chemins si ressemblant
l'amenaient à une conclusion … il était perdu.
Voilà ce qui devait apparaître comme l'une des plus
grandes angoisses de l'automobiliste d'avant notre ère, se
perdre en voiture. Les temps ont changé et de nos jours la
solution satellitaire se démocratise. Depuis les années
90, et comme l'a été Internet, c'est l'armée
américaine qui est à l'origine de ce fabuleux moyen
de repérage. Le GPS (ou Global Positionning System) solutionne
tous les problèmes pour son heureux propriétaire.
Où sommes-nous ? Où allons-nous ? Quelles sont les
services à notre disposition ? En France, en Europe, dans
le monde, le petit guide est là. Jusqu'à se demander
qui lui souffle tout cela à l'oreille ?
Texte
: Jérôme TORDJMAN
- Photos : D.R.
Historique :
Le GPS est l'aboutissement d'un programme de l'armée
américaine lancé pendant la guerre froide (dans les
années 60) et appelé NAVSTAR. Le besoin était
le suivant : les missiles intercontinentaux possédaient la
capacité d'atteindre leur cible de façon autonome.
Ils pouvaient être lancés par des sous-marins ou des
camions lanceurs. Le problème était qu'ils savaient
où aller à partir du moment ou ils connaissaient leur
point de départ, mais dans des engins mobiles il fallait
reprogrammer en permanence les coordonnées. Dans les années
80 les premiers satellites sont lancés et après une
campagne de 14 années de mise sur orbite le système
devient complet (1994). Aujourd'hui au travers des récepteurs
GPS personnels ou embarqués le civil peut profiter du SPS
(Standard Positionning System). Le SPS est la version simplifiée
du GPS, la solution consiste à dégrader le signal
des satellites. Les utilisateurs civils munis d'un récepteur
classique auront ainsi une perte de précision (quelques dizaines
de mètres d'incertitude). Alors que les militaires, utilisant
un récepteur évolué, qui corrigera les erreurs
selon des codes précis, bénéficieront de la
meilleure précision possible (1 mètre). De plus le
système reste entièrement sous le contrôle des
USA car les satellites et les stations de contrôle leurs appartiennent.
Fonctionnement :
Les satellites utilisés pour le GPS sont au nombre de
24 (21+3 de secours), leur altitude est de 20000 km autour de la
terre. Il y en a 4 sur chaque orbite répartis symétriquement.
Tout point de la Terre est couvert au minimum par cinq d'entre eux.
Ces satellites possèdent une horloge interne atomique qui
leurs confère une extrême précision (1 milliardième
de seconde).
1/ Ils envoient des signaux (à 300000Km/s) à des intervalles
de temps réguliers. Chacun de ces signaux contient les informations
suivantes : un code permettant d'identifier le satellite, l'instant
"t" auquel le signal est transmis, sa hauteur et sa position
par rapport aux coordonnées géographiques terrestres.
2/ Le récepteur GPS reçoit ces ondes radios et utilise
les informations contenues dans les signaux.
3/ Par triangulation (cf. description), le récepteur, en
mesurant la distance qui le sépare du satellite, peut calculer
sa position : latitude, longitude, altitude. Avec les signaux de
trois satellites, Il calcule la latitude et la longitude. Avec les
signaux de quatre, on obtient l'altitude. Il est rappelé
qu'à tout moment, chaque point de la Terre est couvert par
cinq satellites et que plus le récepteur reçoit de
signaux, plus sa précision de calcul est importante.
4/ Le satellite renvoie sa position théorique à la
station de contrôle, qui calcule alors l'erreur de position
commise par ce dernier afin de lui renvoyer la valeur de cette erreur.
Il peut ensuite informer le récepteur de l'erreur qu'il doit
prendre en compte dans ses calculs.
La triangulation :
1ère étape
Supposons pour commencer que nous connaissions la distance séparant
un satellite d'un récepteur GPS. Sachant que le satellite
a une position X précise et définie dans un espace
à 3 dimensions, l'ensemble des points possibles où
pourrait se situer l'utilisateur du GPS est la sphère de
centre le satellite et de rayon la distance connue (cf. schéma
1).
2ème étape
En faisant intervenir un 2ème satellite qui connaît
la distance le séparant du récepteur, on obtient pour
ensemble des points possibles, un cercle, issu de l'intersection
des 2 sphères (schéma 2).
3ème étape
Le raisonnement est identique avec un 3ème satellite : on
obtient alors 2 points possibles. Dans notre contexte, l'utilisateur
n'est pas un astronaute flottant dans l'espace, donc il se trouve
sur la surface terrestre, connaissant cette donnée on peut
déduire sa position exacte en éliminant le point donnant
un résultat incohérent. (cf. schéma 3).
Dans nos véhicules :
Le système GPS embarqué dans l'automobile ne
connaît rien de plus que la position en latitude, longitude
et altitude, et le lecteur placé dans le coffre n'est rien
d'autre qu'une base de données géographiques. Pour
pouvoir renseigner de façon claire l'utilisateur, le combiné
recherche sur le plan son emplacement. Cette carte a été
chargée au préalable par l'intermédiaire du
cd-rom (ou dvd-rom) et contient aussi de nombreuses informations
complémentaires. Après recoupement et en quelques
dixièmes de secondes le système de navigation vous
donne le chemin à suivre et les services disponibles au véhicule
et à ses passagers.
L'utilisation du GPS a permis aux constructeurs
de proposer de nouveaux services utilisant cette technologie. Ainsi
les fabricants d'alarmes utilisent la position du véhicule
récupérée par les bornes satellitaires pour
retrouver les voitures volées. Les assistances après
ventes des constructeurs (cf. Connect pour Fiat-Alfa), emploient
aussi le GPS pour vous envoyer des dépanneurs dans les meilleurs
délais.
La gamme des installations GPS est très
large, si vous n'en avez pas une d'origine vous pouvez opter pour
plusieurs type de produits. Les moins chers commencent aux alentours
de 1500€, pour ce prix vous avez une installation avec un écran
monochrome incorporé à l'autoradio et un lecteur intégré.
En montant en gamme pour 2000€ vous pouvez avoir un écran
déporté couleur, qui vous permettra de garder votre
autoradio. Pour accéder au pack DVD il faudra compter 500€
supplémentaires, et pour finir l'installation complète
avec VHS, DVD, connectique pour jouer atteindra les 3000€.
:: CONCLUSION
Le système GPS est actuellement le système de référence
(offert au grand public) en matière de positionnement par
satellite. Mais le monopole des américains dans ce domaine
nous pousse à nous demander, que se passerait-il si demain
ils décidaient d'envoyer de fausses informations ? Ou de
supprimer les émissions ? Le risque est là …
mais avec l'arrivée de ces écrans couleurs les outils
multimédias ont pu se greffer à ce support et nous
offrir encore plus de distraction. Aujourd'hui le lecteur DVD cartographique
permet aussi de lire des films ; une connexion avec une console
et nous voilà dans une salle de jeux. Les constructeurs l'ont
bien compris, car comme Ford avec le Galaxy, ils proposent des modèles
déjà équipés de ces technologies. Nos
âmes d'enfant se réveillent et nous nous demandons
si cet équipement sera demain. |
