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Global positioning system

Le Global Positioning System (que l'on peut traduire en français par " système de positionnement mondial "), plus connu sous son sigle GPS, est le principal système de positionnement par satellite mondial actuel (2006), et de plus il est également actuellement le seul à être entièrement opérationnel. Ce système mis en place par le Département de la Défense des États-Unis peut permettre à une personne de connaître la position d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par...) sur la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) dès l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré...) que celui-ci est équipé du matériel nécessaire au fonctionnement du système. Cet objet peut être la personne elle-même, lui permettant ainsi de s'orienter sur terre, sur mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et...) ou dans l'espace (au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales...) de la Terre). Le GPS utilise le système géodésique (En géométrie, une géodésique désigne le chemin le plus court, ou l'un des chemins s'il en existe plusieurs, entre deux points d'un espace une fois qu'on s'est donné un moyen de mesurer les distances, c’est-à-dire-une métrique. Si on...) WGS84, auquel se réfèrent les coordonnées calculées grâce au système.

Un satellite Navstar, appartenant à la constellation du GPS
Un satellite (Satellite peut faire référence à :) Navstar, appartenant à la constellation du GPS

Présentation

Le système GPS comprend au moins 24 satellites artificiels orbitant à 20 200 km d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur...). Ces satellites émettent en permanence un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont...) complexe (code pseudo-aléatoire) daté précisément grâce à leur horloge atomique, ainsi que des éphémérides permettant le calcul de leurs coordonnées prédites.

Ainsi un récepteur GPS qui capte les signaux d'au moins quatre satellites peut, en mesurant les écarts relatifs des horloges, connaître sa distance par rapport aux satellites et, par trilatération, situer précisément en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.) n'importe quel point (Graphie) placé en dessous des satellites GPS (avec une précision de 15 à 100 mètres pour le système standard). Le GPS est ainsi utilisé pour localiser des véhicules roulants, des navires, des avions, des missiles et même des satellites évoluant en orbite basse (L'orbite terrestre basse (Low Earth orbit, LEO, en anglais) est un type d'orbite terrestre situé entre 350 et 1 400 kilomètres d'altitude. On considère généralement que l'orbite...).

Concernant la précision, le GPS étant un système développé pour les militaires américains, une disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou système est opérationnel par la durée totale durant...) sélective (selective availability) a été prévue. Certaines informations peuvent ainsi être chiffrées et priver les personnes qui ne disposent pas des codes de la précision maximale. Pendant de nombreuses années, les civils n'avaient accès qu'à une faible précision (environ 100 m). Le 1er mai 2000, le président Bill Clinton a annoncé qu'il mettait fin à cette dégradation volontaire du service. Depuis, il est courant d'avoir une position précise à 20 mètres ou moins.

Certains systèmes GPS conçus pour des usages très particuliers peuvent fournir une localisation à quelques millimètres près. Le GPS différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de façon adaptative aux besoins d'un ensemble mécanique.) (DGPS), corrige ainsi la position obtenue par GPS conventionnel par les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) envoyées par une station terrestre de référence localisée très précisément. D'autres systèmes autonomes, affinant leur localisation au cours de 8 heures d'exposition parviennent à des résultats équivalents.

Il est à noter que dans certains cas, seuls 3 satellites peuvent suffire. La localisation en altitude (axe des Z) n'est pas correcte alors que la longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) et la latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) (axe des X et des Y) sont encore bonnes. On peut donc se contenter de trois satellites lorsque l'on évolue au-dessus d'une surface " plane " (océan, mer). Ce type d'exception est surtout utile au positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible, différente et attractive au sein d’un marché et dans...) d'engins volants (avions, etc.) qui ne peuvent de toute façon pas se reposer sur le seul GPS, trop imprécis pour leur donner leur altitude.

Composition

Le système GPS est composé de 3 parties distinctes, appelées encore segments:

Un autre satellite GPS
Un autre satellite (Satellite peut faire référence à :) GPS
  • Le segment spatial est constitué actuellement d'une constellation de 30 satellites (NAVSTAR pour Navigation Satellite Timing And Ranging). Ces satellites évoluent sur 6 plans orbitaux ayant tous une inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le plan de l'écliptique, c'est-à-dire le plan moyen de l'orbite de...) d'environ 55° sur l'équateur. Ils suivent une orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) quasi circulaire à une altitude de 20 000 à 20 500 km qu'ils parcourent en 11 heures 58 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...) à une vitesse (On distingue :) de 13 000 km/h. Il y a eu jusqu'à présent 3 Blocs de satellites :
    • Bloc I : 11 satellites mis en orbite entre 1978 et 1985. Fabriqués par Rockwell International, ils étaient prévus pour une mission moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques...) de 4,5 ans et une durée de vie (La vie est le nom donné :) de 5 ans, mais leur durée de vie moyenne s'éleva à 8,76 années ; l’un d’entre eux est même resté pendant 10 ans en activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.). Leur mission principale était de valider les différents concepts du système GPS. Aujourd’hui, plus aucun satellite du Bloc I n'est encore en service.
    • Bloc II : Ce sont les premiers satellites opérationnels du système GPS. De nombreuses améliorations ont été apportées à ces satellites par rapport à la version précédente, notamment en ce qui concerne leur autonomie. Ils sont capables de rester 14 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...) sans contact avec le segment sol tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en gardant une précision suffisante. Neuf satellites furent lancés en 1989 et 1990. Bien qu'on ait estimé leur durée de vie à 7,5 ans, la plupart d'entre eux sont restés en fonction pendant plus de dix ans. Il ne reste plus aujourd'hui aucun satellite du Bloc II actif.
    • Bloc IIA : Lancés à partir de 1990, ils correspondent à une version perfectionnée des satellites du Bloc II Initial : ils ont été équipés pour fonctionner en mode dégradé pour les civils. Ils sont équipés de 2 horloges atomiques au césium et 2 horloges au rubidium. Ils ont marqué à partir de 1993 le début de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) opérationnelle du GPS. Actuellement 15 satellites du Bloc IIA sont actifs .
    • Bloc IIR : Dotés d'une meilleure autonomie, ces satellites mis en orbite à partir de 1996 peuvent se transmettre mutuellement des messages sans aucun contact au sol, permettant ainsi aux opérateurs du système de pouvoir communiquer avec des engins qui leurs sont inaccessibles dans une communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) directe. Ils sont équipés de 3 horloges atomiques au rubidium. Quinze satellites du Bloc IIR ont été lancés, le dernier le 17 Novembre 2006; tous sont actifs. Les trois derniers sont désignés sous le sigle IIR-M parce qu'ils émettent un nouveau code civil (L2C) et un nouveau code militaire (M).
    • Bloc IIF : Les satellites Bloc IIF (Follow-On) construits par Boeing (Boeing (nom officiel en anglais The Boeing Company) est l'un des plus grands constructeurs aéronautiques et aérospatiaux au monde. Son siège social est...) seront lancés dès 2007. Le programme vise à atteindre ainsi une constellation de 33 satellites.
    • Bloc III : Les satellites du Block III sont encore en phase de développement et ont pour but de faire perdurer le GPS jusqu'en 2030 et plus.
  • Le segment de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) est la partie qui permet de piloter et de surveiller le système. Il est composé de 5 stations américaines au sol du 50th Space Wing de l'Air Force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les...) Space Command, basé à la Schriever Air Force Base dans le Colorado (la station maîtresse est basée à Colorado Springs) dans la base de Cheyenne Mountain. Leur rôle est d'enregistrer toutes les informations émises par les satellites, pour calculer les positionnements.
Trois récepteurs GPS
Trois récepteurs GPS
  • Le segment utilisateur regroupe l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) des utilisateurs civils et militaires qui ne font que recevoir les informations des satellites. Les récepteurs sont passifs, et le système ne peut donc être saturé : le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) maximum d'utilisateurs GPS est illimité.

Principe de fonctionnement

Le GPS fonctionne grâce au calcul de la distance qui sépare un récepteur GPS et plusieurs satellites. La position des 30 satellites étant transmise régulièrement au récepteur, celui-ci peut, grâce à la connaissance de la distance qui le sépare des satellites, connaître ses coordonnées.

Mesure de la distance du récepteur par rapport à un satellite

Les satellites envoient des ondes électromagnétiques (micro-ondes) qui se propagent à la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière (299 792 458 m/s) a été mesurée dès le XVIIe siècle par l'astronome danois Ole Christensen Rømer qui avait observé en 1676 un retard de quinze minutes dans...). Connaissant la vitesse de propagation de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...), on peut alors calculer la distance qui sépare le satellite du récepteur en connaissant le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) que l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) a mis pour parcourir ce trajet.

Pour mesurer le temps mis par l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...) pour lui parvenir, le récepteur GPS compare l'heure (L'heure est une unité de mesure  :) d'émission (incluse dans le signal) et de réception de l'onde émise par le satellite. Cette mesure est appelée pseudo-distance (On appelle "pseudo-distance" une mesure indirecte de distance par la mesure de l'instant de réception d'un signal daté à l'émission, lorsque les horloges de l'émetteur et du récepteur ne sont pas...) (pseudo range), car il ne s'agit pas directement d'une distance, mais d'une mesure entachée d'une erreur de synchronisation des horloges du satellite et du récepteur (cette erreur peut être modélisée sur une période assez courte à partir des mesures sur plusieurs satellites). Une erreur d'un millionième de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une...) provoque une erreur de 300 mètres sur la position !

Décalage de l'horloge du récepteur

La difficulté est de synchroniser les horloges des satellites et celle du récepteur. Ce dernier ne peut bien entendu pas bénéficier d'une horloge atomique comme les satellites et doit pourtant fonctionner avec une heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en...) particulièrement précise pour parvenir à calculer la distance entre l'émetteur et le récepteur.

C'est pour cette raison que 4 satellites sont nécessaires afin de résoudre un système d'équations mathématiques à 4 inconnues qui sont la position dans les 3 dimensions plus le décalage de l'horloge du récepteur avec l'heure GPS.

Outre l'incertitude associée à l'horloge du récepteur, la relativité restreinte (On nomme relativité restreinte une première version de la théorie de la relativité, émise en 1905 par Albert Einstein, qui ne considérait pas la question des accélérations d'un référentiel, ni les interactions d'origine...) et la relativité générale (La relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation. Dans ce cadre, la présence d'une masse déforme localement l’espace-temps. Le physicien Thibault Damour utilise à ce sujet l'expression...) interviennent fondamentalement. La première démontre que le temps ne s'écoule pas de la même façon dans le référentiel du satellite, parce que celui-ci possède une grande vitesse par rapport au référentiel du récepteur. La seconde explique que la plus faible gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) au niveau des satellites engendre un écoulement du temps plus rapide que celui du récepteur. Le système tient compte de ces deux effets relativistes dans la synchronisation des horloges.

Erreurs possibles et amélioration du système (DGPS)

La plupart des récepteurs sont capables d'affiner leurs calculs en utilisant plus de 4 satellites (ce qui rend les calculs plus robustes) tout en ôtant les sources qui semblent peu fiables, ou trop proche l'une de l'autre pour fournir une mesure correcte. On parle dans ce dernier cas de dilution de précision, mesurée par le facteur Global dilution of precision (Le GPS (Global positioning system) s'appuit, pour déterminer une position sur terre sur un principe de triangulation en regroupant les résultats de plusieurs satellites....) (GDOP).

Le GPS n'est pas utilisable dans toutes les situations : le signal émis par les satellites NAVSTAR étant assez faible, la traversée des couches de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) est un facteur qui perturbe la précision de la localisation; de même, les simples feuilles des arbres peuvent absorber le signal et rendre la localisation hasardeuse. De la même façon, l'effet canyon, particulièrement sensible en milieu urbain, consiste en l'occultation (Une occultation est un phénomène de recouvrement apparent d'un élément par un autre.) d'un satellite par le relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) (un bâtiment par exemple) ou pire encore, en un écho du signal contre une surface qui n'empêchera pas la localisation mais fournira une localisation fausse (problèmes des multi-trajets des signaux GPS).

En l'absence d'obstacles, il reste quand même un facteur de perturbation important : la traversée des couches basses de l'atmosphère. La présence d'humidité et les modifications de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) de la troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison. Elle est plus épaisse à...) modifient l'indice de réfraction (L'indice de réfraction provient du phénomène de réfraction qui désigne le changement de direction de la lumière au passage d'un milieu à un autre. La notion d'indice a d'abord...) n et donc la vitesse (et la direction) de propagation du signal radio. Si le terme hydrostatique est actuellement bien connu, les perturbations dues à l'humidité nécessitent, pour être corrigées, la mesure du profil exact de vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) en fonction de l'altitude, une information difficilement collectable, sauf par des moyens extrêmement onéreux comme les lidars, qui ne donnent que des résultats parcellaires. Les récepteurs courants intègrent un modèle de correction.

Il existe un autre facteur de perturbation atmosphérique : la traversée de l'ionosphère (L’ionosphère est une région de l'atmosphère située entre la mésosphère et la magnétosphère, c'est-à-dire entre 60 et 800 km d'altitude. Elle est constituée de gaz fortement ionisé à très faible pression (entre...). Cette couche ionisée par le rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes électromagnétiques dont le spectre s'étend des ondes...) modifie la vitesse de propagation du signal. La plupart des récepteurs intègrent un algorithme de correction mais en période de forte activité solaire, cette correction n'est plus assez précise. Pour corriger plus finement cet effet, certains récepteurs (bi-fréquences) utilisent le fait que les deux fréquences du signal GPS (L1 et L2) ne sont pas affectées de la même façon et recalculent ainsi la perturbation réelle.

Principe du GPS différentiel
Principe du GPS différentiel

De plus, il existe des dispositifs comme le GPS différentiel (en anglais Differential global positioning system ou DGPS), qui permettent d'améliorer la précision du GPS en réduisant la marge d'erreur du système.

Le principe du DGPS est basé sur le fait qu'en des points voisins, les effets des erreurs de mesure (comme d'ailleurs les effets des erreurs ajoutées volontairement) sont très semblables : il suffit donc d'observer en un point connu les fluctuations des mesures, et de les transmettre à un récepteur observant les mêmes satellites, pour permettre à celui-ci de corriger une grande partie des erreurs de mesure, qu'elles soient liées au satellite (horloge), aux conditions de propagation (effets troposphériques, etc.) ou à des fluctuations volontaires du signal émis. On peut ainsi passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) d'une précision de l'ordre de 10 à 20 mètres à une précision de 5 à 3 mètres sur une grande zone (plusieurs milliers de km) à partir d'un ensemble de stations fixes, idéalement réceptrices des mêmes satellites que les terminaux mobiles et qui calculent en permanence l'erreur de positionnement du GPS (puisqu'elles connaissent exactement leur position) et transmettent cette information par radio ou par satellite (Inmarsat ou autre).

Le mode " différentiel " existe en plusieurs variantes ; la plus élaborée utilise la mesure de la phase des signaux reçus (GPS RTK), et non le code binaire pour calculer les pseudo-distances ; à partir d'une station située sur un point connu distant de quelques kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...), on obtient ainsi à l'aide du GPS des positions précises à quelques centimètres près dans les trois dimensions (GPS géodésique ou cinématique), ce qui permet de l'utiliser non seulement pour des levers, mais aussi pour des implantations en topographie. On peut même atteindre quelques millimètres avec des logiciels de traitement très élaborés.

Des systèmes complémentaires d'amélioration de la précision ont été développés (SBAS, Satellite based augmentation system) comme WAAS en Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), MSAS au Japon ou EGNOS en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique,...).

Le système EGNOS, développé par Union européenne est un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node) l'extrémité d'une...) de quarante stations au sol dans toute l’Europe, couplé à des satellites géostationnaires, qui améliore la fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des charges.) et la précision des données du GPS, et corrige certaines erreurs.

Conversion des informations obtenues

Le positionnement 3D donne ainsi les coordonnées du récepteur dans l'espace, dans un repère à 3 axes et qui a pour origine le centre de gravité des masses terrestres. Pour que ces données soient exploitables, il faut convertir les données (X,Y,Z), en " latitude, longitude, altitude ". (voir les systèmes de coordonnées)

C'est le récepteur GPS qui effectue cette conversion dans le système géodésique WGS84 (World Geodetic System 84), le système le plus utilisé au monde (Le mot monde peut désigner :) qui est une référence globale répondant aux objectifs d'un système mondial de navigation. À noter que l'altitude fournie n'est que très indicative puisque WGS84 modélise la Terre sous la forme d'un ellipsoïde (En mathématiques, un ellipsoïde est une surface du second degré de l'espace euclidien à trois dimensions. Il fait donc partie des quadriques, avec pour caractéristique principale de ne pas posséder de...) et que le relief local peut s'en écarter sensiblement. Les coordonnées obtenues peuvent naturellement être exprimées dans un autre système géodésique propre à une région ou un pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine....).

Ainsi le GPS s'avère accessible aux transporteurs routiers, avions, navigateurs, randonneurs, géomètres, forestiers, automobilistes, etc.

En outre comme l'obtention des coordonnées géographiques du récepteur implique obligatoirement le calage de l'horloge (ou oscillateur (En physique, un oscillateur est un système manifestant une variation périodique dans le temps (ou pseudo-périodique s'il existe une dissipation d'énergie). Les exemples les plus courants...) interne) du récepteur sur le temps UTC cette horloge (ou cet oscillateur) reflète finalement la précision et la stabilité des oscillateurs atomiques des satellites. On peut donc utiliser un récepteur GPS pour asservir précisément un système en fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence...). C'est le cas par exemple des réseaux de télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus utilisé que le...) dont les équipements nécessitent une fréquence avec une stabilité spécifiée pour fonctionner correctement. Beaucoup de réseaux à travers le monde sont ainsi synchronisés par des récepteurs GPS.

Inconvénients du GPS

Le GPS est un système sous contrôle de l'armée américaine. Le signal pourrait être dégradé, occasionnant ainsi une perte importante de sa précision, si le gouvernement des États-Unis le désirait. C'est un des arguments en faveur de la mise en place du système européen Galileo (Galileo est le nom du futur système de positionnement par satellites européen, en test depuis 2004, qui commencera à être utilisable en 2010 et le sera pleinement en 2012.) qui est, lui, civil et dont la précision théorique est supérieure. La qualité du signal du GPS a été dégradée volontairement par les États-Unis jusqu'au mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de mai 2000, la précision d'un GPS en mode autonome était alors d'environ 100 mètres. Depuis l'arrêt de ce brouillage volontaire voulu par le président américain Bill Clinton, la précision est de l'ordre de 5 à 15 mètres.

En démontrant ses performances exceptionnelles, puis en se vulgarisant, le GPS a modifié la perception du positionnement et de la navigation au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du...) même de la société. De ce fait, l'opinion publique, les institutions et les pouvoirs publics admettent de plus en plus difficilement qu’il soit possible de " ne pas savoir où l’on est " et dans les applications tant professionnelles que pour les loisirs, il est si facile à exploiter qu’il semble pouvoir décharger complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant...) les pratiquants des tâches de positionnement et navigation.

C’est peut-être le principal danger du GPS. En dépit de sa fiabilité et de sa précision, il faut garder à l’esprit qu’un tel appareil ne peut être fiable à 100%. En outre, sa précision peut être mise en défaut car la continuité (En mathématiques, la continuité est une propriété topologique d'une fonction. En première approche, une fonction est continue si, à des variations...) du calcul reste fragile et peut être interrompue par :

  • une cause extérieure de mauvaise réception : parasitage, orage (Un orage, de l'ancien français ore qui signifiait vent, est une perturbation atmosphérique d'origine convective associée à un type de nuage...), forte humidité
  • une manœuvre au cours de laquelle la réception est masquée par la cellule
  • l’alignement conjoncturel des satellites qui empêche le calcul précis (incertitude géométrique temporaire)

Des problèmes cartographiques peuvent également entrer en jeu, car le GPS ne donne pas une position par rapport à des repères au sol. Il se place par rapport à des satellites sur une grille ( Un grille-pain est un petit appareil électroménager. Une grille écran est un élément du tube de télévision. Une grille d'arrêt est un élément du tube de télévision. ...) qui est une définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les...) du globe terrestre : la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen considéré le plus souvent comme une règle à...) WGS 84. Il se peut qu’un obstacle, une destination - ou même tout le tracé d’une carte - soient positionnés suivant une autre référence ; or il en existe près de 200.

La légende de chaque carte signale toujours la référence utilisée et la majorité des récepteurs GPS modernes peuvent être programmés pour corriger leurs calculs en fonction d'une référence différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de...) de la norme WGS 84. Le Bureau d'enquêtes et d'analyses des accidents de l'aviation civile (L'aviation civile désigne tout ce qui est relatif à l'aviation non militaire. Cela englobe donc le transport civil de passagers et de marchandises.) française a réalisé une étude sur les accidents et incidents pour lesquels l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) du GPS est identifié comme facteur déclenchant ou contributif de l'évènement [1] et il s'avère que dans nombre de cas, c'est une trop grande confiance en cet outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande rentabilisation de...) qui a participé à l'accident ou incident. Ainsi, il est fortement suggéré que les usagers des GPS et en particulier les professionnels l'utilisant, soient clairement informés des limites de cet outil qui ne doit-être qu'une aide et non un moyen de navigation primaire.

Le GPS est utilisé dans un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une...) humanitaire de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions...) et de logistique (La logistique est l'activité qui a pour objet de gérer les flux physiques d'une organisation, mettant ainsi à disposition des ressources correspondant aux besoins, aux conditions économiques et pour une...) des Nations-Unies (UNSDI-T).

Les autres systèmes de positionnement par satellite

  • GLONASS (GLONASS (en russe ??????? est un acronyme pour ?????????? ????????????? ??????????? ??????? soit GLObal'naya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, qui signifie Système GLObal de NAvigation par Satellite) est le nom du...) est le système russe, qui n'est pas pleinement opérationnel.
  • Beidou (Beidou est un projet chinois de système de navigation et de positionnement par satellites, visant à s'affranchir de la dépendance au GPS américain.) est le système de positionnement (Les systèmes de géopositionnement satellitaires sont des ensembles composés d’une constellation de satellites artificiels en orbite autour de la Terre et de récepteurs. Le récepteur, qui peut être au sol ou embarqué sur un...) chinois, opérationnel uniquement sur le territoire (La notion de territoire a pris une importance croissante en géographie et notamment en géographie humaine et politique, même si ce concept est utilisé par d'autres sciences humaines. Dans le dictionnaire de...) chinois et régions limitrophes (il utilise des satellites géostationnaires. Le nombre exact n'est pas connu et varie fortement selon les sources).
  • Galileo est le système civil européen en cours de déploiement.

D'autres systèmes de géolocalisation (La géolocalisation est un procédé permettant de positionner un objet (une personne, une information, ...) sur un plan ou une carte à l'aide de ses coordonnées géographiques.) sont employés, sans atteindre le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) de précision des précédents et ne sont pas, à proprement parler, des concurrents. Par exemple l'activation (Activation peut faire référence à :) d'un téléphone mobile (Un téléphone mobile, également nommé téléphone portable (ou simplement mobile et portable), téléphone cellulaire (en Amérique du Nord), natel (en...) peut permettre de le localiser par identification de (ou des) l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) la plus proche avec laquelle il est en liaison. Sa précision reste directement dépendante de la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à...) de maillage en antennes et n'est au plus que de quelques kilomètres en milieu rural.

Logiciels

  • http://sourceforge.net/projects/garmingpstool/, logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les...) en Java qui enregistre les données en XML pour pouvoir les échanger avec d'autres logiciels de géographie (La géographie (du grec ancien γεωγραφία - geographia, composé de "η γη" (hê gê) la Terre et...);
  • http://www.mgix.com/gps3d, logiciel capable d'afficher des données GPS sur une vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) en 3D du monde avec des fonds de cartes;
  • http://gpsdrive.kraftvoll.at/, logiciel GTK (GTK+ (The GIMP Tool Kit) est un ensemble de bibliothèques logicielles, c'est-à-dire un ensemble de fonctions informatiques, développé originellement pour les besoins du logiciel de traitement d'images...) qui s'adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités. Pour qu'il n'y ait pas d'ambiguïté, chaque adresse...) plus particulièrement aux automobilistes et sait télécharger les cartes routières depuis Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie instantanée et le World...);
  • http://www.kflog.org/fr/, logiciel KDE pour les pilotes de planeurs.
  • http://earth.google (Google, Inc. est une société fondée le 7 septembre 1998 dans la Silicon Valley en Californie par Larry Page et Sergey Brin, auteurs du moteur de recherche Google. Depuis 2001, Eric Schmidt en est le PDG (CEO). La société...).com/, logiciel représentant la Terre en 3D et possibilité de l'interfacer avec le GPS sur la version Google Earth (Google Earth est un logiciel, propriété de la société Google, permettant une visualisation de la Terre avec un assemblage de photographies aériennes ou...) Plus et Google Earth Pro
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