Comment fonctionne le GPS, et où il échoue

Les satellites GPS orbitent Ă environ 20 000 kilomĂštres d'altitude. Ils embarquent des horloges atomiques extrĂȘmement prĂ©cises. Chaque satellite Ă©met en continu l'endroit oĂč il se trouve et l'heure que marque son horloge. Le rĂ©cepteur compare cet horodatage avec l'instant d'arrivĂ©e du signal. Comme les ondes radio se propagent Ă la vitesse de la lumiĂšre, environ 300 000 kilomĂštres par seconde, le temps de parcours donne la distance.

ConnaĂźtre la distance Ă un seul satellite indique seulement que vous ĂȘtes quelque part sur une immense sphĂšre autour de lui. Avec trois satellites, trois sphĂšres de ce genre se coupent et il ne reste qu'un seul point. Le quatriĂšme est nĂ©cessaire parce que l'horloge d'un tĂ©lĂ©phone est loin d'ĂȘtre aussi prĂ©cise qu'une horloge atomique. Le rĂ©cepteur calcule simplement l'erreur de sa propre horloge comme quatriĂšme inconnue.

Un calcul simple montre à quel point c’est sensible : une erreur d’un millionième de seconde correspond à environ 300 mètres à la vitesse de la lumière. C’est pourquoi toute la précision dépend d’horloges exactes et de signaux propres et directs.

Les signaux viennent de trÚs loin et sont trÚs faibles au niveau du sol. La roche, le béton, le métal, le corps humain et le feuillage mouillé les affaiblissent encore. Dans une gorge étroite ou une rue encaissée entre des immeubles, l'appareil ne voit qu'une mince bande de ciel et donc peu de satellites, qui sont en plus mal répartis, alignés. La position devient alors incertaine.

Les réflexions sont encore plus traßtresses. Si un signal rebondit sur une paroi rocheuse ou un bùtiment, son trajet est plus long que le trajet direct. L'appareil croit que le satellite est plus loin qu'il ne l'est, et la position saute souvent de plusieurs mÚtres. Un résultat typique est une trace qui zigzague à travers des pùtés de maisons alors que vous avez marché droit devant vous.

L'altitude est en général moins précise que la position horizontale, car tous les satellites sont au-dessus de vous et aucun ne « mesure ※ par en dessous. Pour les altitudes, la carte, les courbes de niveau et un altimÚtre étalonné sont plus fiables. De nombreux appareils affichent un cercle de précision ; c'est l'estimation de l'appareil, pas une garantie.

Pour un bon positionnement, rendez-vous dans un endroit dĂ©gagĂ©, tenez l'appareil en hauteur et Ă©loignĂ© du corps, et attendez un court instant que l'affichage se stabilise. AprĂšs une longue pause ou dans un nouvel endroit, le rĂ©cepteur met parfois plus de temps pour la premiĂšre position. Les tĂ©lĂ©phones rĂ©cupĂšrent des donnĂ©es d'aide via le rĂ©seau mobile et sont alors plus rapides, mais le positionnement lui-mĂȘme fonctionne aussi sans rĂ©seau.

Ce qui manque souvent sans réseau, c'est la carte. De nombreuses applications de cartes chargent leurs cartes en continu depuis Internet. Téléchargez donc les cartes de votre région avant la sortie. Sinon, vous voyez un point bleu, mais sur un fond gris vide.

VĂ©rifiez toujours l'affichage par rapport au terrain : le ruisseau, la pente, le croisement de chemins correspondent-ils ? Et notez : la position par satellite ne vous dit pas dans quelle direction vous regardez. La direction de la flĂšche Ă l'arrĂȘt provient en gĂ©nĂ©ral d'un capteur magnĂ©tique intĂ©grĂ© qui peut ĂȘtre perturbĂ© par le mĂ©tal et l'Ă©lectronique. Une direction fournie par le GPS seul n'apparaĂźt que lorsque vous vous dĂ©placez.

Un appareil peut tomber en panne Ă tout moment : batterie vide, froid, humiditĂ©, chute sur un rocher, erreur logicielle. La rĂšgle est donc : emportez une carte papier et une boussole, et entraĂźnez-vous Ă les utiliser tant que tout fonctionne. Ceux qui ne suivent que le point bleu ne remarquent souvent pas oĂč ils sont vraiment, et se retrouvent soudain sans repĂšres en cas de panne.

Économisez l'Ă©nergie partout oĂč vous le pouvez : baissez la luminositĂ© de l'Ă©cran, utilisez le mode avion avec la localisation activĂ©e, gardez l'appareil prĂšs du corps par temps froid et ayez une batterie externe avec vous. VĂ©rifiez rĂ©guliĂšrement le niveau de la batterie, pas seulement quand il est dĂ©jĂ dans le rouge.

Dans certaines régions, les signaux satellites sont volontairement brouillés ou falsifiés. L'appareil peut alors afficher une position complÚtement fausse sans aucun avertissement. Si l'affichage ne correspond pas au terrain, faites confiance au terrain et à la carte.

« GPSâ€Â» n'est en fait que le nom du systĂšme amĂ©ricain. Le terme gĂ©nĂ©rique est GNSS, systĂšmes mondiaux de navigation par satellite. Cela inclut aussi le Galileo europĂ©en, le GLONASS russe et le BeiDou chinois. De nombreux appareils utilisent plusieurs systĂšmes Ă la fois et ont ainsi plus de satellites en vue, un avantage surtout dans les vallĂ©es et les villes.

En cas d'urgence, les coordonnĂ©es valent de l'or. Elles peuvent ĂȘtre donnĂ©es sous diffĂ©rents formats, par exemple en degrĂ©s dĂ©cimaux ou en degrĂ©s, minutes et secondes. Lisez-les lentement et complĂštement, et nommez le format. Dans de nombreux pays, un tĂ©lĂ©phone envoie aussi automatiquement sa position au centre d'appels lors d'un appel d'urgence ; il reste utile de savoir oĂč trouver vos coordonnĂ©es sur l'appareil.

Un fait Ă©tonnant de la physique : Ă cause de la thĂ©orie de la relativitĂ© d'Einstein, les horloges des satellites ne vont pas tout Ă fait au mĂȘme rythme que celles au sol. Le systĂšme compense cet effet ; sinon, la position dĂ©riverait nettement en peu de temps.