GPS (système de positionnement global)

Le GPS est une technologie de navigation qui, à l'aide de satellites, donne des informations précises sur un emplacement. Fondamentalement, un système GPS se compose d'un groupe de satellites et d'outils bien développés tels qu'un récepteur. Le système, cependant, devrait comprendre au moins quatre satellites. Chaque satellite et le récepteur sont équipés d'une horloge atomique stable. Les horloges satellites sont synchronisées entre elles et les horloges au sol. Le récepteur GPS possède également une horloge mais elle n'est pas synchronisée et n'est pas stable (moins stable). Tout écart entre l'heure réelle des satellites et l'horloge au sol doit être corrigé quotidiennement. Quatre quantités inconnues (trois coordonnées et un écart d'horloge par rapport à l'heure satellite) doivent être calculées à partir du réseau synchronisé de satellites et du récepteur.Le travail du récepteur GPS est de recevoir des signaux du réseau de satellites pour calculer trois équations de base inconnues de temps et de position.

Un signal GPS comprend des codes pseudo-aléatoires et l'heure de transmission et la position du satellite à ce moment. Le signal diffusé par GPS est également appelé fréquence porteuse avec modulation. En outre, un code pseudo-aléatoire est une séquence de zéros et de uns. En pratique, la position du récepteur et le décalage de l'horloge du récepteur par rapport à l'heure du système du récepteur sont calculés simultanément, en utilisant les équations de navigation pour traiter le temps de vol (TOF). TOF sont les quatre valeurs que le récepteur forme en utilisant l'heure d'arrivée et l'heure de transmission du signal. L'emplacement est généralement converti en latitude, longitude et hauteur par rapport aux géoïdes (essentiellement, niveau moyen de la mer). Ensuite, les coordonnées s'affichent à l'écran.

Éléments du GPS

La structure du GPS est complexe. Il se compose de trois segments principaux d'un segment spatial, d'un segment de contrôle et d'un segment d'utilisateurs. Le lancement du satellite en orbite terrestre moyenne est un travail ardu. Le segment spatial comprend 24 à 32 satellites ou véhicules spatiaux sur la même orbite, 8 chacun sur trois orbites circulaires. Au moins six satellites sont toujours en ligne de mire de presque partout sur la surface de la Terre.

À côté du segment d'espace se trouve le segment de contrôle. Dans le segment de commande, il y a une station de commande principale, une autre station de commande principale, des antennes au sol et une station de surveillance. Le segment des utilisateurs est composé de milliers de services de positionnement civils, commerciaux et militaires. Un récepteur ou appareil GPS se compose d'une antenne, réglée sur la fréquence émise par les satellites. Il comprend également un écran d'affichage pour indiquer l'emplacement et l'heure.

Un récepteur GPS est classé en fonction du nombre de satellites qu'il peut surveiller simultanément, c'est-à-dire du nombre de canaux. Les récepteurs ont généralement quatre à cinq canaux, mais les progrès récents ont montré que jusqu'à 20 canaux ont également été réalisés.

Fréquence satellite: toutes les fréquences de diffusion par satellite. La bande de fréquences comprend cinq types tels que L1, L2, L3, L4 et L5. Ces bandes ont des plages de fréquences comprises entre 1176 MHz et 1600 MHz.

Comment fonctionne le GPS

Les satellites GPS tournent autour de la terre deux fois par jour. Il tourne autour dans un cours très précis et envoie des indications et des informations à la terre. Les récepteurs du GPS obtiennent toutes les informations et appliquent une triangulation pour découvrir la localisation précise de l'utilisateur. Fondamentalement, le récepteur du GPS contraste la durée à laquelle un signal a été diffusé par un satellite et attribue l'heure à laquelle il a été reçu. Le décalage horaire formule la distance entre le récepteur et les satellites du GPS. Il mesure la distance exacte avec quelques satellites supplémentaires et le récepteur détermine la position de l'utilisateur et l'affiche sur la carte de l'appareil électronique.

Le récepteur doit être verrouillé au signal avec au moins trois satellites pour produire une position bidimensionnelle et suivre également le mouvement de l'utilisateur. En utilisant quatre satellites ou plus, le récepteur peut déterminer la position tridimensionnelle de l'utilisateur qui se compose d'altitude, de latitude et de longitude. Après avoir déterminé la position de l'utilisateur, l'unité GPS calcule d'autres informations telles que la vitesse, le relèvement, le tracé, la distance, la destination, l'heure du lever et du coucher du soleil.

Quelle est la précision du GPS?

Les récepteurs du GPS sont très précis en raison de la conception multicanal parallèle. Les canaux parallèles sont très rapides et précis bien que certains facteurs tels que le bruit atmosphérique et les perturbations puissent parfois perturber et affecter la précision des récepteurs GPS en général.

Les utilisateurs peuvent également obtenir une précision améliorée avec le GPS différentiel (DGPS), qui corrige les signaux GPS pour les entourer d'un régulier de trois à cinq mètres. La Garde côtière américaine exploite le service de correction DGPS le plus courant. Le système contient un agencement de tours qui obtiennent des signaux GPS et diffusent un signal exigé par des émetteurs de balises. Dans le but d'obtenir le signal exact, les utilisateurs doivent disposer d'un récepteur de balise différentiel et d'une antenne de balise en plus d'avoir un GPS.

Sources d'erreurs de signal GPS

Les facteurs qui peuvent altérer la précision des signaux GPS et influencer ainsi l'exactitude comprennent les éléments suivants:

• Retards de l'ionosphère et de la troposphère - Le signal satellite ralentit lorsqu'il traverse les couches de l'atmosphère. Le système GPS utilise un modèle intégré qui est utilisé pour calculer la durée régulière de gêne requise pour corriger ce type d'inexactitude.
• Signal multipath - Cette erreur se produit lorsque le signal est réfléchi par des objets tels que des bâtiments plus hauts et des roches plus grandes avant d'atteindre le récepteur. Cela augmente la durée globale du trajet du signal et provoque des erreurs et des imprécisions.
• Erreurs orbitales - Ces erreurs sont également appelées erreurs d'éphémérides qui sont utilisées pour calculer les inexactitudes de l'emplacement du satellite.
• Nombre de satellites visibles - la précision dépend du nombre exact de satellites qu'un récepteur GPS peut voir. Les facteurs tels que les bâtiments, le terrain, les interférences électroniques bloquent la précision et la réception du signal, ce qui entraîne une erreur de position et parfois aucune lecture des signaux. Il ne fonctionne généralement pas à l'intérieur, sous l'eau et sous terre.

Applications

Non seulement pour un usage militaire, une machine GPS est largement connue pour son utilisation dans les services civils et commerciaux. Certaines applications civiles sont:

1. Astronomie: Utilisé dans les calculs d'astrométrie et de mécanique céleste.

2. Véhicules automatisés: Il est également utilisé dans les véhicules automatisés (véhicules sans conducteur) pour appliquer des emplacements pour les voitures et les camions.

3. Téléphonie cellulaire: Les téléphones mobiles modernes sont équipés d'un logiciel de suivi GPS. Il est présent parce que l'on peut connaître sa position et peut également suivre les services publics à proximité tels que les distributeurs automatiques de billets, les cafés, les dispositifs de retenue, etc. Le premier GPS activé par téléphone portable a été lancé dans les années 1990. En téléphonie cellulaire, il est également utilisé dans la détection des appels d'urgence et de nombreuses autres applications.

4. Secours en cas de catastrophe et autres services d'urgence: en cas de catastrophe naturelle, un GPS est le meilleur outil pour identifier l'emplacement. Même avant les catastrophes comme les cyclones, le GPS aide à calculer le temps estimé.

5. Suivi de flotte: le GPS est un outil de développement connu pour son potentiel à suivre les navires militaires pendant la guerre.

6. Localisation de la voiture: Une voiture compatible GPS facilite le suivi de sa position.

7. Geo Fencing: Dans la géolocalisation, nous utilisons le GPS pour suivre un humain, un animal ou une voiture. Le dispositif est attaché au véhicule, à la personne ou au collier de l'animal. Il fournit un suivi et une mise à jour continus.

8. Géolocalisation: l'une des applications majeures est la géolocalisation, c'est-à-dire l'application de coordonnées locales à des objets numériques.

9. GPS pour l'exploitation minière: utilise une précision de positionnement au centimètre près.

10. Visites GPS: aide à déterminer l'emplacement des points d'intérêt à proximité.

11. Arpentage: les géomètres utilisent le système de positionnement global pour tracer des cartes.