GPS

Le système GPS (Global Positioning System) a été conçu pour permettre d’obtenir, partout dans le monde et rapidement, des données de navigation tridimensionnelles, avec une précision de l’ordre de centimètres. Il se base sur une constellation de satellites, qui émettent en permanence un signal daté, et un réseau de stations au sol qui surveillent et gèrent les satellites. Les récepteurs sont passifs et le nombre d’utilisateurs est donc illimité. La localisation est possible dès lors que quatre satellites sont visibles : il y a en effet quatre inconnues à déterminer, les trois coordonnées spatiales, ainsi que le temps, puisque le récepteur au sol n’est pas synchronisé avec les satellites. Pour ce faire, les 24 satellites du système sont répartis sur six orbites de façon à garantir qu’au moins quatre satellites soient visibles en permanence et ce, partout sur la Terre.

Le système GPS a de nombreuses applications, aussi bien civiles que militaires, telles que la navigation (air, terre, mer) ou le relevé de positions géographiques, par exemple.

Les dates qui ont marquées la réalisation : 

- 1965: Premier concept du GPS. 

- 1972: Étude préliminaires de faisabilité du GPS.

- 1974 - 1979: Validation du concept (1er tir Février 1978).

- 1979-1986: Evaluation développement.

- 1986-1994: Mise en place opérationnelle Phase interrompue entre janvier 1986 et février.

- 1989. Les lancements des satellites BLOCK II n'ont en fait commencés qu'en février 1989. 

Principe du GPS

Le système GPS est un système de radionavigation fonctionnel en tout temps, dans toute condition météorologique et dans tout lieu.

Un utilisateur peut déterminer sa position qu’il soit sur terre, en mer, dans les airs, voire dans l’espace, à partir de la position connue de plusieurs satellites. Chaque satellite émet en permanence un signal daté. Un récepteur synchronisé peut alors mesurer le temps de propagation de ce signal et en déduire la distance le séparant du satellite. A partir de trois satellites, un tel récepteur est capable d’effectuer une triangulation pour déterminer sa position.

Cette position est déterminée instantanément d’où la possibilité de poursuivre des cibles mobiles.

Chaque mesure représente le rayon R d’une sphère centrée sur un satellite particulier. Le récepteur GPS est sur cette sphère. Avec trois mesures, donc trois satellites, la position du récepteur se réduit à l’intersection de deux points dont l’un est très éloignée dans l’espace.

L’horloge du récepteur n’est pas synchrone avec l’horloge du système GPS, ce décalage de synchronisation est appelé biais d’horloge ΔT qui se traduit par une erreur de mesure du temps de propagation des signaux GPS et donc par une erreur sur les distances satellites utilisateur. Cette erreur se retrouve sur toutes les distances mesurées par le récepteur. Pour remédier à cette erreur, ce biais de temps, a priori inconnu, doit être déterminé.

Il existe donc une quatrième inconnue en trois dimensions. Les paramètres à déterminer sont : La longitude, la latitude, l’altitude et le biais d’horloge ΔT.

Les calculs s’effectuent dans un repère cartésien dans lequel les inconnus sont X, Y, Z et ΔT.

Il est nécessaire de mesurer une distance supplémentaire, donc de disposer de quatre mesures effectuées sur quatre satellites pour résoudre un système de quatre équations à quatre inconnues.

 Ainsi le système GPS est composé de satellites et de récepteurs. Ces deux parties du système GPS sont appelés respectivement, segment spatial et segment utilisateur. Un troisième segment, le segment de contrôle, veille à la bonne marche du système.