GPS

2000/02/20 Kortabarria Olabarria, Beñardo - Elhuyar Zientzia

• Astronautika

Le GPS -Global Positioning System- est la constellation de 24 satellites en orbite du Département de la Défense des États-Unis. Toute personne possédant une propriété privée et disposant d'un appareil pouvant recevoir des signaux GPS, peut utiliser le service de ces satellites gratuitement. Cependant, comme vous le verrez, l'armée américaine collecte les données plus précisément que quiconque.

Grâce aux signaux envoyés en permanence par les satellites GPS, le système GPS affiche la position de tout ce qui se trouve sur la surface terrestre. A partir de ces signaux, et par triangulation, il faudra donc trois signaux provenant de trois satellites, on peut obtenir des données approximatives de la position.

Mais comment pouvez-vous fixer la position à partir des signaux émis par ces satellites? Pour obtenir des données sur la position des satellites, il est nécessaire de connaître à tout moment la distance qui existe dans chacun d'eux. Ceci est réalisé en mesurant le temps, c'est-à-dire en mesurant le temps que prend le signal envoyé depuis le satellite pour arriver au récepteur. Cette mesure peut être réalisée grâce au code envoyé par satellite, le code pseudo-aléatoire, car chaque satellite a son code. Par exemple, le code satellite A est émis à la fois de la Terre et du satellite. Si ce code est détecté au sol, deux versions de ce code sont collectées : Celui qui est envoyé de la Terre et celui qui envoie le satellite. Bien sûr, cette dernière arrive un peu plus tard. Si ce retard est mesuré avec précision, on obtient la distance au satellite, puisque la vitesse de ce signal est pratiquement égale à la vitesse de la lumière. Oui, pour que le système ait de la valeur, pour mesurer avec précision le temps doit être bien synchronisé.

Le code pseudo-aléatoire est relativement complexe et présente des avantages : 1) Il est difficile de confondre le signal d'un GPS avec celui d'un autre GPS. 2) Les interférences sont plus difficiles à produire. 3) Le signal peut augmenter considérablement, de sorte que pour la recevoir ne sont pas nécessaires grandes antennes paraboliques, tout récepteur peut valoir.

Avec le thème de la synchronisation satellites n'ont aucun problème, car ils sont dotés de montres atomiques de grande précision. Mais qu'en est-il des récepteurs bon marché de la Terre ? Évidemment, ils n'ont pas de montre atomique, car sinon ils seraient très chers. Pour résoudre le problème, il fait une lecture du signal du quatrième satellite qui peut détecter les pannes de mesure. Si la mesure du temps nécessaire au signal des trois satellites initiaux était sans erreur, la mesure du quatrième satellite devrait donner la même lecture. Mais comme des erreurs se produisent - décalage entre les codes des satellites et les récepteurs - le signal venant du quatrième satellite indique une mesure incorrecte. Cela permettra au récepteur de mesurer l'erreur et de faire une lecture plus précise.

Par conséquent, on obtient la précision selon la précision des montres atomiques des satellites GPS, les satellites en orbite. En orbite… mais où ? En théorie, à 20.200 kilomètres de hauteur. Mais à tout moment, où ? Pour faciliter les choses, les satellites GPS sont situés dans une orbite très précise, en dehors de l'atmosphère. Ainsi, en l'absence de friction avec l'atmosphère, il n'existe pas de risque élevé de mouvement par satellite. Les récepteurs GPS disposent à tout moment d'un outil permettant de localiser chaque satellite. Cependant, en raison de la force de gravité de la Lune, du rayonnement du Soleil, etc., de petites erreurs se produisent, mais elles sont bien contrôlées par le Département de la Défense des États-Unis.

Le contrôle n'est pas limité à cela, car le code pseudo-aléatoire envoyé par le satellite indique exactement où se trouve le satellite. Les radars terrestres chargés de contrôler les satellites envoient cette information à chaque satellite. Bien que tout semble être sous contrôle, des problèmes peuvent survenir et même émerger:

1. Théoriquement, les signaux qui arrivent du satellite au récepteur parviennent à travers la vitesse de la lumière et du vide, tandis qu'en réalité le signal doit traverser des couches atmosphériques dans lesquelles on peut détourner la direction du signal, la retarder et l'atténuer. Pour y remédier, il est possible de modéliser la couche qui traverse le signal, mais la modélisation sera mathématique et standard et l'atmosphère est en constante évolution. Une autre solution est la technologie à double bande, c'est-à-dire l'envoi de deux signaux de fréquence différente pour une mesure plus précise. Cependant, cette technologie ne dépend que des récepteurs les plus sophistiqués.
2. Avant d'atteindre le récepteur, le signal peut rencontrer des bâtiments, des câbles électriques, etc., ce qui peut entraîner des erreurs de mesure. Cependant, les derniers récepteurs disposent d'un système qui sépare le signal le plus précis.
3. Le satellite, bien que très précis, peut présenter de petites erreurs de position et la montre atomique elle-même.
4. Les satellites visibles à chaque instant doivent être sélectionnés correctement. Si les satellites choisis pour la position sont très éloignés les uns des autres, la mesure est généralement plus précise, tandis que lorsque la mesure est plus proche, elle est moins précise. La question est que vous ne pouvez pas toujours choisir les satellites les plus éloignés.
5. Les militaires ont la possibilité d'introduire des erreurs dans le signal. En temps de guerre, ils peuvent aggraver la qualité du signal et ainsi contrôler la technologie. Et c'est que les militaires ont la clé de la dégénérescence, et ainsi ils peuvent obtenir plus de précision.

Comme le système GPS est américain, de nombreux pays préparent leur système. Les Russes ont déjà le leur -GLONASS- et l'Agence spatiale européenne travaille sur un projet similaire.

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