La navigation GPS
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La navigation GPS

Qu’elle soit marine (bateau, pêche, plongée,..) ou terrestre (route, randonnée, vélo / VTT, ski / raquettes,..) la navigation GPS utilise le même système satellitaire et répond au même besoin de connaître sa position. Cet article à pour but de vous expliquer simplement comment tout cela fonctionne.

Principe
les lettres G.P.S sont les initiales de «Global Positionning System» qui signifie «Système de Positionnement Global». Le GPS est un système de navigation par satellites utilisant un réseau de 24 satellites placés en orbite. Ces 24 satellites sont répartis tout autour de la terre de telle façon qu’ils garantissent une visibilité permanente d’au moins 6 satellites en tout point du globe.

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Les 24 satellites renferment quatre horloges atomiques, qui mesurent le temps avec une très grande précision.
Ils émettent en permanence un signal radio sur deux fréquences dans la bande des micro-ondes (1200 à 1500 MHz).
Ce signal transporte les informations utiles au calcul de position. C’est à dire l’état, l’identification, la position, l’heure exacte de l’envoi du satellite.
Le récepteur reçoit le message et procède par mesures de distances. Il connaît le temps émis par le signal pour arriver du satellite et en déduit la distance qui l’en sépare.
Après avoir répété l’opération avec plusieurs satellites, il lui suffit d’exécuter un calcul de triangulation.
En connaissant sa distance par rapport à trois satellites, ainsi que la localisation de chacun, il calcule sa position, latitude et longitude.
En général, le récepteur utilise 4 satellites qui lui permettent de calculer sa latitude, sa longitude, son altitude et le temps.
En cas de mauvaise réception (ciel nuageux, obstacles tels que les arbres, rochers…), un minimum de 3 satellites permettra de calculer le positionnement seul (latitude et longitude) mais pas l’altitude.
Techniquement, c’est un récepteur, comme un récepteur radio (à ne pas confondre avec une balise qui émet un signal), qui indique la position où on se trouve. Un GPS ne transmet aucune donnée, il ne fait que recevoir.

Comment le GPS indique-t-il sa position ?
Il reçoit des données du réseau de satellites. Chaque satellite connaît sa position et émet des informations en continu. Ces satellites émettent des signaux contenant des données d’heure, d’orbites et des données d’almanach. Les récepteurs GPS (au sol, en mer et dans les airs) reçoivent les signaux des satellites et calculent leur position d’après ces informations. Le récepteur GPS a besoin d’un minimum de trois satellites pour pouvoir calculer une position en 2D (X,Y) à la surface de la terre. Un quatrième satellite (et plus selon la réception) fournira une position en 3D (X,Y,Z) qui détermine la hauteur ou l’altitude. Notons que l’initialisation est indispensable pour que le GPS puisse calculer sa position. Lors de la première initialisation, il faut compter 5 minutes environ. Le GPS vous fait part de l’initialisation effective sur la page des satellites représentée généralement par des cercles concentriques.
La position indiquée par un GPS est exprimée par :
Une valeur de latitude : nord – sud
Une valeur de longitude : est -ouest
Par exemple voici 2 manières d’exprimer une position : la position de la Tour Eiffel est  48°51’28.99″ Nord et 2°17’39.44 Est et celle du sommet du Mont Blanc  : 45.8325 N / 6.86417 E

Les fonctions d’un  GPS ?
Le rôle principal du GPS est d’indiquer sa position. C’est sa fonction première.
Tout le reste, par exemple «vers où se diriger», est fait par calcul et il peut être fait par un calculateur extérieur au GPS, à la main ou encore par une calculatrice intégrée au GPS.
Donc, la deuxième fonction du GPS est constituée de la calculatrice intégrée : si vous entrez le point où vous voulez aller, la calculatrice du GPS peut vous donner: la direction à suivre, la distance du point où vous voulez aller (selon votre position actuelle), votre vitesse et d’autres informations selon les performances du modèle.
La troisième fonction du GPS est constituée d’ une mémoire interfacée à un affichage. Le GPS met automatiquement en mémoire les derniers points où vous êtes passés. Une fois les coordonnées de vos points mémorisés, le GPS vous indiquera en permanence et en temps réel lors du trajet, la distance restant à parcourir, la direction à suivre, la distance à vol d’oiseau de ce point ou le dépassement de votre point. L’utilisation de ces points stockés les uns au bout des autres forment «le tracé» de votre parcours, vous pouvez ainsi visualiser votre parcours, mais aussi, le plus important, quand vous êtes complètement perdu, revenir en arrière grâce à la fonction «TracBack». De plus vous pouvez ajouter des points d’informations appelés «Waypoints» , ou points de coordonnées.
Les GPS très évolués possèdent en mémoire une carte du monde entier et vous localise directement sur la carte. Certains, dits avec «mémoire cartographique», permettent d’intégrer des cartes topographiques, routières et/ou marines.
La précision obtenue actuellement avec le système satellitaire américain est d’environ 10 à 15 mètres. Dans le futur l’utilisation du système européen Galileo devrait permettre au GPS compatible une précision de moins de 5 mètres.
Remarques importantes :
Un GPS recevant des informations des satellites ne peut pas fonctionner à l’intérieur (maisons, bâtiments, grottes, etc..) ni à proximité d’obstacles trop imposant, par exemple au bas d’une falaise ou sous un arbre.
Vous risquez de maltraiter votre GPS. Choisissez-en un qui soit compact, solide, antidérapant, et étanche, c’est mieux ! La majorité des GPS de randonnée sont certifiés IPX7, c’est à dire étanche 30 minutes sous 1 mètre d’eau.

Les puces GPS:
Les GPS intègrent une puce électronique pour calculer en temps réel votre position. Cette triangulation permanente est très gourmande en puissance de calcul et le récepteur GPS fournit des prestations de qualité différentes suivant l’équipement qu’il embarque. Le fabricant leader incontesté est SiRF avec son chipset GSW 3.0 plus connu sous le nom de SiRF Star III. C’est le chipset (puce) le plus puissant et donc le plus rapide et le plus précis.  Une antenne de type SIF II a un fort potentiel de perdre la réception satellite en sous bois et nécessitera obligatoirement une antenne déportée si le véhicule possède un pare-brise athermique. Une antenne de type SIRF III sera parfaitement autonome et continuera à percevoir les données satellites même en sous bois.

Les logiciels de navigation GPS :
Si le chipset est une donnée importante, il ne fait pas tout. Le logiciel de navigation a aussi son importance car c’est lui qui a le rôle d’interface. Dans ce domaine, les éditeurs ne manquent pas : Memory Map, Touratech, Fugawi…
Leur qualité ne se dément pas et leur ergonomie a su séduire des centaines de milliers de consommateurs. Il existe différents types de logiciels suivant l’utilisation et les besoins.
C’est surtout pour les GPS portables, les PDA et téléphones mobiles que sont destinés ces logiciels, les GPS autonomes ayant déjà un système de navigation intégré (les logiciels complémentaires serviront dans ce cas de mise à jour cartographique).
Pour en savoir + sur notre sélection de matériel et logiciel de navigation, cliquez sur les liens suivant :

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Les Logiciels de navigation

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