Quel système GPS choisir ?

Le thème d’aujourd’hui concerne nos fameux systèmes GPS intégrés, qui offrent désormais principalement un accès au réseau GLONASS en plus du système GPS .

Qu’ est-ce qu’il peut changer/améliorer ? Que signifient ces acronymes ? et comment cela fonctionne-t-il ?

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Sur toutes ces questions, nous essaierons de répondre de manière compréhensible pour éclairer votre lanterne et vous permettre de prendre des décisions éclairées.

Le GPS : c’est quoi ?

Il s’agit de l’acronyme de Global Positioning System, mais qu’est-ce que c’est concrètement ?

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Il s’agit d’un ensemble de 24 satellites (actuellement) développé par l’armée américaine et, grâce à un récepteur (puce électronique), permettent de réaliser une relocalisation très précise du site.

La précision moyenne est de 5 à 15 m, mais dépend de la réception simultanée des signaux d’un plus grand ou plus petit nombre de satellites. Théoriquement, au moins 3 satellites seraient requis pour se positionner. Mais dans la pratique, il est également nécessaire de prendre en compte la synchronisation temporelle, les diverses sources d’erreur un quatrième satellite, sans être indispensable, améliore la précision du calcul.

Comment fonctionne le GPS ?

Chaque satellite émet un signal codé indiquant sa position, au moment où le signal est émis. Connaissant la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques (égale à la vitesse de la lumière), il est alors possible de comparer le moment de réception avec le moment d’émission pour connaître la durée du signal pour atteindre notre récepteur.

Il est si facile de détourner la distance qui nous sépare du satellite et donc de trouver notre position sur le cône qui représente tous les points du monde équidistants de notre satellite.

Il est facile de comprendre que les données d’un seul satellite peuvent ne pas être suffisantes pour nous positionner correctement. Si nous croisons l’information avec un deuxième satellite, nous obtenons 2 points possibles (à l’intersection des 2 cônes) , il y a deux options.

Il est donc nécessaire de recevoir le message d’un troisième satellite afin de trouver avec certitude le point où nous sommes positionnés.

Pour les puristes géométriques, l’intersection de 3 boules donne 0, 1 ou 2 points d’espace, selon la position relative des 3 sphères. Pour être sûr d’avoir un seul point, vous avez besoin d’une quatrième sphère. Dans notre cas, la Terre sera en mesure d’agir comme la quatrième sphère, ce qui nous permettra d’expliquer pour simplifier le problème et le ramener à un plan fictif qui passera à travers la surface de la Terre.

Tout serait parfait si…

Une variété de facteurs peut affecter la qualité du signal (conditions atmosphériques, topographie des emplacements, positionnement des satellites les uns par rapport aux autres…), ce qui affecte la précision de notre géolocalisation.

L’utilisation d’un quatrième satellite (au moins) lui permet de corriger les différentes erreurs de mesure possibles :

• les écarts entre l’horloge interne du satellite et l’horloge interne de votre capteur, qui, lorsqu’ils ne sont pas synchronisés, ne permettent pas de mesurer avec précision les distances par satellite du capteur
• Déformation du signal original lors du croisement de différentes couches de l’atmosphère
• Échos des bâtiments et des obstacles naturels
• position relative des satellites

En schématisant un peu, notre système satellite créera une sorte de grille du terrain. Notre destinataire sera savoir exactement dans quelle boîte il est, mais ne connaîtra jamais sa position exacte dans la boîte. Selon les zones géographiques, les interférences, l’emplacement des satellites,… ce réseau sera plus ou moins précis et les « carrés » auront généralement une taille comprise entre 5 et 15 m de côté.

Plus le nombre de satellites est visible depuis notre récepteur, plus il sera possible de minimiser les erreurs, augmentant ainsi la précision de notre positionnement et réduisant la taille des carrés !

Et GLONASS avec tout ça ?

GLONASS est en réalité que la réaction des Russes au système américain. En fait, pour des raisons stratégiques évidentes, les Russes ont développé leur propre système de navigation, qui est basé sur le même principe. Le système comprend également 24 satellites.

Quel intérêt avons-nous ?

Auparavant, nous avons vu que plus le nombre de satellites visibles de notre récepteur est grand, plus la précision est élevée. Nous pourrions donc penser naïvement que l’utilisation combinée du GPS et du GLONASS, doublant le nombre de satellites visibles, améliorera considérablement la précision de notre positionnement.

Malheureusement, la réponse sans complètement catégorique, plutôt négative ! Ceci, simplement parce que les deux systèmes ne se complètent pas, ils ne sont pas incités à coopérer… Il n’est donc pas possible d’utiliser les 2 réseaux satellites en même temps pour accumuler les effets !

Mais alors quel genre de récepteur GPS/Glonass est ?

Bien qu’il ne soit pas possible d’accumuler des données provenant des deux systèmes, nos petites puces peuvent être utilisées dans choisir le meilleur (ou le moins mauvais) signal entre les deux.

Par exemple, si seulement 3 satellites GPS sont visibles dans votre position et qu’il y en a 4 depuis le système GLONASS, votre puce calcule votre position à partir du signal GLONASS et vice versa.

Et la précision ?

Malheureusement, comme nous l’avons vu, la précision du positionnement n’est pas vraiment améliorée. Mais en général, le temps d’accrocher le réseau sera plus rapide (en secondes au lieu de plusieurs dizaines de secondes).

Dans les zones difficiles, il y aura moins de décrochage et de pertes, puisque l’autre pourra prendre le contrôle si un système ne permet pas la localisation

Conclusions

La question est nécessaire d’avoir une puce GPS/GLONASS. Sur sa montre GPS cardio la réponse est que cela ne change pas significativement en termes de précision si cela ne peut pas nuire.

Comme c’est souvent le cas, l’argument principal reste un argument purement marketing !

Dans le futur

Nous ne sommes pas encore prêts à obtenir des traces précises de nos performances en cours, il y aura quelques incohérences supplémentaires (surtout dans les zones urbaines ou difficiles) et nous devrons nous contenter d’une précision sur les distances réelles entre 1 et 3%, selon les puces et les logiciels pour l’information traitement

La mise en place du système européen Galileo d’ici à quelques années devrait permettre d’améliorer notre positionnement très facilement, à condition, bien sûr, que la qualité des signaux destinés aux applications destinées aux consommateurs n’est pas affectée.