A - Principe de la localisation par satellites
Chaque satellite émet un signal horaire obtenu grâce à une horloge atomique extrêmement précise, capable de mesurer le temps avec une très grande fiabilité. Cette précision est indispensable, car une erreur infime sur le temps entraînerait une erreur importante sur la position calculée.
Le récepteur qui reçoit ce signal note l’heure de réception du signal ainsi que l’heure de transmission indiquée par le satellite. En comparant ces deux informations, il peut déterminer le temps mis par le signal radio pour parcourir la distance entre le satellite et le récepteur. Comme la vitesse des ondes radio est connue, ce temps permet d’estimer la distance séparant le satellite du récepteur.
Les satellites transmettent également leur position précise à chaque instant. Cette information est essentielle, car le récepteur utilise la distance calculée et la position connue des satellites pour déterminer sa propre position à la surface de la Terre.
Chaque satellite émet un signal horaire obtenu avec une horloge atomique extrêmement précise. Le récepteur qui reçoit ce signal note l’heure de réception du signal et l’heure de transmission du signal. Il peut en déduire le temps mis par le signal radio pour parvenir du satellite. Les satellites envoient aussi leur position précise pour permettre au récepteur de calculer la sienne.
Le positionnement par satellite repose sur la trilatération, c’est-à-dire une méthode de calcul de position fondée sur la mesure de la distance à 3 points dont les positions sont parfaitement connues. Chaque distance est déterminée à partir du temps mis par un signal radio pour aller du satellite jusqu’au récepteur.
En pratique, un récepteur a besoin des informations provenant de 4 satellites pour calculer précisément sa position dans l’espace : la latitude, la longitude, l’altitude, mais aussi l’heure exacte. Les trois premiers satellites permettent de déterminer la position géographique, tandis que le quatrième est indispensable pour corriger le décalage entre l’horloge du récepteur et celles des satellites.
Ce quatrième satellite joue donc un rôle essentiel de synchronisation. Sans cette correction, les calculs seraient totalement inexacts : une erreur d’une seule nanoseconde entre les horloges se traduit par une erreur d’environ 30 cm sur la position calculée. Cela montre l’extrême précision nécessaire au fonctionnement des systèmes de positionnement.
Les systèmes de positionnement par satellite s’appuient ainsi sur des constellations de satellites répartis tout autour du globe. Cette organisation garantit qu’en tout point de la zone de couverture, au moins 4 satellites soient simultanément visibles par un récepteur, assurant un positionnement fiable et continu.
Complément : Infographie IGN
Une infographie intéressante, faite par IGN, est disponible ici.