GPS: plus fort que le petit poucet

Le GPS – pour Global Positioning System – permet de se repérer avec une précision inégalée sur n’importe quel endroit du globe terrestre, et ce, de jour comme de nuit. Conçu à ses débuts pour répondre à une nécessité militaire, le GPS est aussi la concrétisation d’un vieux rêve humain.

De tout temps, l’homme a voulu pouvoir se repérer. Pendant des siècles, il fallait pour ce faire savoir lire les étoiles, les cartes qu’on avait établies, s’aider de la boussole ou encore du sextant. Le GPS est venu prendre la place de tous ces instruments « antiques » : il fait le point instantanément et de manière infaillible sur le positionnement de son détenteur. Et pourtant, il tient dans la main ! Petit boîtier sans prétention, il cache ses compétences derrière une façade de plastique.
Le GPS a été imaginé pour les besoins des militaires américains, soucieux de posséder un outil qui leur permette de se localiser. C’est, en effet, un élément capital quand on se trouve en territoire ennemi, inconnu de surcroît. Si le premier GPS voit le jour dès les années soixante, le système devient progressivement opérationnel et atteint en 1993 une couverture planétaire. Pour fonctionner, le GPS dépend d’un réseau de satellites – 24 aujourd’hui – dont il reçoit les informations, qui évoluent sur des plans orbitaux à des altitudes comprises entre 20 200 et 25 000 kilomètres. On appelle cette myriade satellitaire « constellation de satellites ». Ils sont positionnés de telle façon que quatre d’entre eux au moins soient visibles à tout moment de n’importe quel endroit de la Terre.
Quatre satellites pour une position bien définie
Les 24 satellites en orbite envoient en permanence des signaux transmettant leur identité, leurs coordonnées dans l’espace et l’heure en direction de la Terre. Quatre satellites sont disponibles simultanément à chaque point du globe. Le récepteur GPS, synchronisé avec les satellites, commence par évaluer la distance qui le sépare de chacun d’entre eux en mesurant la différence entre l’heure d’émission et l’heure de réception. Ce décalage est dû au temps pris par les ondes pour parcourir le chemin vers la Terre à la vitesse de 300 000 kilomètres par seconde. Puis le récepteur GPS établit une triangulation en croisant les mesures de trois des satellites. Il obtient alors les coordonnées spatiales calculées en prenant pour référence le centre de la Terre. Une quatrième mesure – grâce au quatrième satellite – permet d’évaluer l’erreur de triangulation qui est ajustée. La position est alors définie.
Il faut, c’est incontournable, quatre satellites au moins pour localiser par triangulation et sans erreur un point situé à la surface de la Terre. Le GPS a une précision de 10 à 15 mètres. Ce léger « flottement » est tout simplement dû au ralentissement des ondes issues des satellites quand elles traversent l’atmosphère, mais aussi à des phénomènes d’écho engendrés par les immeubles urbains en particulier. Pour pallier ces inconvénients, des chercheurs ont mis au point le DGPS. Contrairement au GPS classique, le DGPS, ou GPS différentiel, offre une précision de quelques centimètres. Il se compose d’une station terrestre dont les coordonnées géographiques sont parfaitement connues. Grâce à un récepteur GPS de haute qualité offrant des performances optimales, la station calcule la localisation estimée par satellite et la compare aux coordonnées réelles. Elle transmet alors par ondes radio les facteurs de correction nécessaires. Les récepteurs DGPS situés dans la zone de couverture récupèrent l’information et l’appliquent dans leurs calculs pour affiner la position.