CH6 : GPS

La cartographie est essentielle pour beaucoup d’activités : agriculture, urbanisme, transports, loisirs, etc. Elle a été révolutionnée par l’arrivée des cartes numériques accessibles depuis les ordinateurs, tablettes et téléphones, bien plus souples à l’usage que les cartes papier.

Les cartes numériques rassemblent toutes les échelles et permettent de montrer différents aspects de la région visualisée sur une seule carte. Les algorithmes de recherche permettent de retrouver sur la carte les endroits en donnant simplement leur nom, et de calculer des itinéraires entre points selon des modes de transports variés.

Fonctionnement du GPS Nos appareils GPS utilisent également le principe de calcul d’une distance à partir du temps de propagation d’une onde (ici, une onde lumineuse). Chaque satellite envoie au récepteur GPS sur Terre des signaux qui comportent :

  • la position dans l’espace du satellite
  • l’heure et la date d’émission du signal

Le récepteur enregistre les données de temps de l’émission et de réception (temps que met un signal pour faire un aller depuis un satellite), et calcul la distance entre le satellite et lui-même. Cela lui permet de définir une sphère de position pour chaque signal reçu.

A l’intersection de 3 sphères correspond à deux points, dont un seul est à la surface de la Terre. Trois satellites suffisent donc pour connaître la position sur le globe : c’est la trilatération. Les algorithmes implantes dans les appareils GPS calculent les informations numériques de la localisation et les stockent dans la mémoire de l’appareil (votre localisation)

Différents états ont leur propre système de positionnement par satellite :

  • Aux Etats Unis : système GPS
  • En Russie : système Glonass ;
  • En Europe : système Galileo.
  • En Chine : système Beidu

Note : Pour la synchronisation de l’horloge du boîtier GPS, il faut la précision d’une horloge atomique. On utilise alors l’horodatage produite par une horloge atomique à bord d’un quatrième satellite. Pour pouvoir utiliser le GPS, il faut donc un minium de quatre satellites : trois pour la position, et un supplémentaire pour la synchronisation.

Coordonnées de localisation

  • La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord ou sud d’un point sur Terre par rapport au plan équatorial.
  • La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est ou ouest d’un point sur Terre par rapport à une référence : le méridien de Greenwich (longitude 0°, en Angleterre, près de Londres)
  • L’altitude est une grandeur qui exprime un écart entre un point donné et un niveau de référence : le niveau de la mer

 

Les latitudes et longitudes sont données soit en degrés décimaux, soit en format sexagésimal DMS (degrés°minutes’secondes’’).

Conversion : 1° = 60’ et 1° = 3600’’

Si vous autorisez leur utilisation (data), ces informations numériques sont envoyées aux applications qui le souhaitent sous la forme d’une trame (suite de bits représentants des informations codées en binaire, souvent des caractères).

La norme NMEA (National Marine Electronics Association) définit une trentaine de trames GPS différentes.

Exemple de trame :

$GPGGP, 123036.000, 4850.8593, N, 00220.6853, E, 1, 9, 0.95, 68.7, M, 47.3, M, *6F

Chaque information suivant le $ est séparée par une virgule. L’ordre est le suivant : Système de satellites utilisé (A : GALLILEO ; P : GPS ; L : GLONASS ; B : BEIDOU ; N : mixte P + L)

Heure d’envoi de la trame HHMMSS.SSS (heure universelle UTC)

Latitude en degrés décimaux Référence de latitude (N : Nord ; S : Sud)

Longitude en degrés décimaux Référence de longitude (E : Est ; W : Ouest)

Type de positionnement (le 1 est un positionnement GPS)

Nombre de satellites utilisés pour calculer les coordonnées Précision horizontale Altitude M : en mètres Correction de la hauteur du géoïde M : en mètres

Autres informations peuvent être inscrites dans ces champs*