L'utilisation du GPS
Voici l'idée générale :
* Des Satellites en Orbite : Il y a une constellation d'environ 30 satellites GPS qui tournent autour de la Terre à environ 20 000 km d'altitude. Ils suivent des orbites très précises.
* Signaux constants : Chacun de ces satellites envoie en permanence des signaux radio vers la Terre. Ces signaux contiennent des informations cruciales : l'identité du satellite, sa position exacte à un instant T, et l'heure très précise à laquelle le signal a été envoyé (grâce à des horloges atomiques extrêmement précises à bord).
* Votre Récepteur (Téléphone, etc.) : Votre appareil équipé d'une puce GPS écoute ces signaux. Pour déterminer votre position, il a besoin de recevoir les signaux d'au moins quatre satellites visibles depuis votre emplacement.
* Calcul de la Distance : En comparant l'heure d'envoi du signal (indiquée dans le message du satellite) et l'heure de réception par votre appareil, celui-ci peut calculer le temps qu'a mis le signal pour voyager. Comme le signal voyage à la vitesse de la lumière (une vitesse connue), votre appareil peut calculer la distance qui le sépare de chaque satellite. (Distance = Vitesse x Temps).
* Trilatération : Imaginez que vous savez que vous êtes à X km du satellite A, Y km du satellite B, et Z km du satellite C.
* Savoir la distance d'un seul satellite vous place quelque part sur une immense sphère autour de ce satellite.
* Avec la distance de deux satellites, vous êtes à l'intersection de deux sphères, ce qui forme un cercle.
* Avec la distance de trois satellites, l'intersection des trois sphères vous donne (en théorie) deux points possibles. L'un est généralement absurde (par exemple, dans l'espace ou au fond de l'océan), l'autre est votre position (latitude, longitude).
* Le Quatrième Satellite : Pourquoi quatre alors ? Le quatrième satellite est crucial pour synchroniser l'horloge de votre récepteur (qui est beaucoup moins précise que les horloges atomiques des satellites) et pour déterminer votre altitude. Il permet d'éliminer les erreurs de temps et de confirmer le bon point parmi les deux possibles trouvés avec trois satellites.
* Stations au Sol : Il y a aussi un réseau de stations de contrôle sur Terre qui surveillent les satellites, s'assurent que leurs orbites et leurs horloges sont correctes, et leur envoient des mises à jour si nécessaire.
Fait intéressant : Le système doit même tenir compte des effets de la théorie de la relativité d'Einstein ! Sans ces corrections, les erreurs de positionnement s'accumuleraient très vite (plusieurs kilomètres par jour).
Voilà, en bref, comment votre téléphone sait où vous êtes ! C'est une merveille de physique, d'ingénierie et de coordination internationale qui fonctionne en continu au-dessus de nos têtes.
