Comment fonctionne le système GPS?

Qu'est-ce que le GPS?

Le GPS ou Global Positioning System est un système de navigation par satellite qui fournit à l'utilisateur des informations de localisation et d'heure dans toutes les conditions climatiques. Le GPS est également utilisé pour la navigation dans les avions, les navires, les voitures et les camions. Le système donne des capacités critiques aux utilisateurs militaires et civils du monde entier. Le GPS fournit un positionnement, une navigation et une synchronisation tridimensionnels continus en temps réel dans le monde entier.

Comment fonctionne le système GPS?

Le GPS se compose de trois segments:

1) Le segment spatial: les satellites GPS

2) Le système de contrôle, exploité par l'armée américaine,

3) Le segment d'utilisateurs, qui comprend à la fois les utilisateurs militaires et civils et leur équipement GPS.

Segment spatial:

Le segment spatial est le nombre de satellites dans la constellation. Il comprend 29 satellites faisant le tour de la terre toutes les 12 heures à 12 000 milles d'altitude. La fonction du segment spatial est utilisée pour acheminer / signaux de navigation et pour stocker et retransmettre le message d'itinéraire / de navigation envoyé par le segment de commande. Ces transmissions sont contrôlées par des horloges atomiques très stables sur les satellites. Le segment spatial GPS est formé par une constellation de satellites avec suffisamment de satellites pour garantir que les utilisateurs auront, au moins, 4 satellites simultanés en vue depuis n'importe quel point de la surface de la Terre à tout moment.

Segment de contrôle:

Le segment de commande comprend une station de commande principale et cinq stations de surveillance équipées d'horloges atomiques réparties dans le monde entier. Les cinq stations de surveillance surveillent les signaux des satellites GPS et envoient ensuite ces informations qualifiées à la station de contrôle principale où les anomalies sont révisées et renvoyées aux satellites GPS via des antennes au sol. Le segment de commande est également appelé station de surveillance.

segment de contrôle

Segment utilisateur:

Le segment utilisateur comprend le récepteur GPS, qui reçoit les signaux des satellites GPS et détermine à quelle distance il est de chaque satellite. Ce segment est principalement utilisé pour l'armée américaine, les systèmes de guidage de missiles, les applications civiles pour le GPS dans presque tous les domaines. La plupart des civils l'utilisent de l'enquête au transport vers les ressources naturelles et de là à des fins agricoles et à la cartographie.

Segment d'utilisateurs

Comment le GPS détermine une position:

Le fonctionnement / fonctionnement du système de positionnement global est basé sur le principe mathématique de la «trilatération». La position est déterminée à partir des mesures de distance aux satellites. D'après la figure, les quatre satellites sont utilisés pour déterminer la position du récepteur sur la terre. L'emplacement cible est confirmé par le 4^eSatellite. Et trois satellites sont utilisés pour tracer le lieu de localisation. Un quatrième satellite est utilisé pour confirmer l'emplacement cible de chacun de ces véhicules spatiaux. Le système de positionnement global se compose d'un satellite, d'une station de contrôle et d'une station de surveillance et d'un récepteur. Le récepteur GPS prend les informations du satellite et utilise la méthode de triangulation pour déterminer la position exacte d’un utilisateur.

Le GPS est utilisé sur certains incidents de plusieurs manières, telles que:

1. Pour déterminer les emplacements de position, par exemple, vous devez envoyer par radio à un pilote d'hélicoptère les coordonnées de votre position afin que le pilote puisse vous chercher.
2. Pour naviguer d'un endroit à un autre par exemple, vous devez vous déplacer d'un belvédère jusqu'au périmètre d'incendie.
3. Pour créer des cartes numérisées par exemple, vous êtes chargé de tracer le périmètre du feu et les points chauds.
4. Pour déterminer la distance entre deux points différents.

3 avantages du GPS:

• Le système de navigation par satellite GPS est un outil important pour les utilisateurs militaires, civils et commerciaux
• Systèmes de suivi des véhicules Les systèmes de navigation GPS peuvent nous fournir des instructions détaillées
• Très grande vitesse

2 Inconvénients du GPS:

• Les signaux des satellites GPS sont trop faibles par rapport aux signaux téléphoniques, de sorte que cela ne fonctionne pas aussi bien à l'intérieur, sous l'eau, sous les arbres, etc.
• La précision la plus élevée nécessite une visibilité directe du récepteur au satellite, c'est pourquoi le GPS ne fonctionne pas très bien dans un environnement urbain.

Utilisation d'un récepteur GPS:

Il existe plusieurs modèles et types de récepteurs GPS. Lorsque vous travaillez avec un récepteur GPS, il est important d'avoir:

• Une boussole et une carte.
• Un câble GPS téléchargé.
• Quelques piles supplémentaires.
• Connaissance de la capacité de mémoire du récepteur GPS pour éviter la perte de données, réduire l'inexactitude des données ou d'autres problèmes.
• Une antenne externe dans la mesure du possible, en particulier sous la canopée des arbres, dans les canyons ou en conduisant.
• Un récepteur GPS de configuration selon l'incident ou le système de coordonnées de règlement standard de l'agence.
• Notes décrivant ce que vous enregistrez dans le récepteur.

Erreur GPS

Il existe de nombreuses sources d'erreurs possibles qui dégraderont la précision des positions calculées par un récepteur GPS. Le temps de trajet pris par les signaux des satellites GPS peut être modifié par des effets atmosphériques lorsqu'un signal GPS passe à travers l'ionosphère et la troposphère, il est réfracté, ce qui fait que la vitesse du signal est différente de la vitesse d'un signal GPS dans l'espace. Une autre source d'erreur est le bruit ou la distorsion du signal qui provoque des interférences électriques ou des erreurs inhérentes au récepteur GPS lui-même. Les informations sur les orbites des satellites entraîneront également des erreurs dans la détermination des positions car les satellites ne sont pas vraiment là où le récepteur GPS «pensait» en fonction des informations qu'il a reçues lorsqu'il détermine les positions. De petites variations des horloges atomiques à bord des satellites peuvent se traduire par de grandes erreurs de position. Une erreur d'horloge de 1 nanoseconde se traduit par une erreur de l'utilisateur de 1 pied ou 0,3 mètre au sol. Un effet de trajets multiples se produit lorsque les signaux émis par les satellites rebondissent sur une surface réfléchissante avant d'arriver à l'antenne du récepteur. Au cours de ce processus, le récepteur reçoit le signal sur un trajet en ligne droite ainsi que sur le trajet retardé (trajets multiples). L'effet est similaire à une image fantôme ou double sur un téléviseur.

Dilution géométrique de précision (GDOP)

La géométrie des satellites peut également affecter la précision du positionnement GPS. Cet effet est appelé la dilution géométrique de la précision (GDOP). Ce qui fait référence à l'endroit où les satellites sont les uns sur les autres et est une mesure de la qualité de la configuration du satellite. Il peut être en mesure de modifier d'autres erreurs GPS. La plupart des récepteurs GPS sélectionnent la constellation de satellites qui donnera le moins d'incertitude, la meilleure géométrie de satellite.

Les récepteurs GPS signalent généralement la qualité de la géométrie des satellites en termes de dilution de précision de position ou PDOP. PDOP est de deux types, mesures horizontales (HDOP) et verticales (VDOP) (latitude, longitude et altitude). On peut vérifier la qualité du positionnement du satellite dont le récepteur est actuellement disponible par la valeur PDOP. Un DOP faible indique une probabilité de précision plus élevée et un DOP élevé indique une probabilité de précision plus faible. Un autre terme de PDOP est TDOP (Time Dilution of Precision). TDOP fait référence au décalage de l'horloge satellite. Sur un récepteur GPS, vous pouvez définir un paramètre appelé masque PDOP. Cela amènera le récepteur à ignorer les configurations de satellite qui ont un PDOP supérieur à la limite spécifiée.

Disponibilité sélective (SA) :

La disponibilité sélective se produit lorsque le DOD a intentionnellement dégradé la précision des signaux GPS et introduit des erreurs d'horloge artificielle et d'éphémérides. Lors de la mise en œuvre de SA, il s'agissait de la plus grande composante d'erreur GPS, provoquant une erreur pouvant atteindre 100 mètres. SA fait partie du Service de positionnement standard (SPS).

Crédit photo:

• segment de contrôle Par gstatique
• Segment d'utilisateurs par gstatique