Comment Fonctionne Le GPS?

Le système de positionnement Galileo

Galileo est une constellation de 24 satellites qui tournent à 23000 Kilomètres au-dessus de la terre, ils sont répartis de manière régulière sur trois orbites différentes, 8 par orbite. Il y en a jusqu’à six en orbites, des satellites de réserves au cas où l’un des 24 tomberait en panne. Ainsi, avec ces 24 satellites, chaque endroit sur terre est constamment survolé par au moins quatre satellites en même temps. C’est la condition pour pouvoir se localiser.

Prenons l’exemple d’Alexandre, un randonneur équipé d’un récepteur Galileo dans son téléphone, nous parlons ici d’un seul individu, mais même si un milliard de personnes l’utilisent en même temps, le système sera toujours aussi performant. Les satellites Galileo émettent en permanence des signaux qui portent une information importante : L’heure d’émission.

Le téléphone d’Alexandre capte ses signaux, il note l’heure à laquelle il les a reçus et il décode dans ces mêmes signaux l’heure dans laquelle ils ont été émis. Le téléphone connait donc le temps mis par les signaux pour venir du satellite (temps de transmission). Et comme il connait la vitesse du signal, ce sont des ondes qui se déplacent à la vitesse de la lumière, le téléphone calcule alors la distance qui le sépare du satellite. C’est grâce à cette bonne vielle formule qui dit que la distance est égale au temps multiplié par la vitesse. A chaque instant, le téléphone d’Alexandre peut calculer la distance par rapport aux satellites qui le survole, c’est ce qu’on appelle la trilatération et que l’on peut faire à l’aide de trois satellites.

Pourquoi faut-il être visible par un quatrième satellite ?

C’est parce que le système fonctionne sur la mesure du temps grâce à des horloges placées au bord des satellites et dans des récepteurs comme le téléphone de D’Alexandre. Toutes les horloges des Satellites Galileo sont parfaitement synchronisées et ce sont des horloges atomiques ultra-précises. Mais pas les autres, le téléphone d’Alexandre a peut-être une seconde de décalage.

C’est pour ça qu’il faut un quatrième satellite pour synchroniser toutes les horloges entre elles à dix milliardièmes de secondes près. Et c’est utile, car une erreur de trois milliardième de secondes dans la mesure du temps, c’est une erreur d’1 mètre dans la localisation. Galileo, ce ne sont pas seulement que des satellites, ce sont également deux centres de contrôle et 16 stations réparties sur toute la planète. Il s’agit d’un réseau d’antenne capables de recevoir et émettre des signaux, tout cela c’est ce qu’on appelle le segment sol.

Les centres de contrôle sont chargés de vérifier que le système fonctionne bien, et ils calculent aussi l’orbite. Donc, la position de chacun des 24 satellites par rapport à la terre. Car oui, il n’est pas possible de se retrouver par rapport au satellite si on ne sait pas où les satellites se trouvent par rapport à la terre. Donc toutes les 100 minutes, les stations au sol, communiquent aux satellites leurs orbites précises ce qui permet aux récepteurs comme le téléphone d’Alexandre de se localiser sur terre.