2.2 Le système GPS
A. La structure du système GPS
Le système GPS peut être séparé en
trois parties : le segment de contrôle, le segment spatial et le segment
utilisateur.
? Le segment de contrôle
Le segment de contrôle est formé par six stations
de contrôle appartenant aux forces armées américaines de
l'air (USAF), reparties tout autour du globe en fonction de la longitude.
Le but de ces stations est de contrôler la santée
du segment spatial et de maintenir le temps du système, le GPS-time
(GPST). De manière plus précise, ces stations permettent de
contrôler l'état de santé des satellites ainsi que leur
trajectoire, prédire les éphémérides des satellites
et les paramètres de l'horloge, mettre a jour les messages de
Chapitre 2 la localisation dans les Réseaux de
Capteurs sans Fil
navigation des satellites, commander de petites manoeuvres
afin de réinitialiser une orbite.
V' Le segment spatial
Le système GPS est formé de 31 satellites
(situation au 27 août 2009) en orbite quasi circulaire
(excentricité <0,01) a une altitude de 20200 km. Leur période
est de 11h58 minutes, soit un demi jour sidéral. Ces satellites sont
repartis sur six plans orbitaux inclinés 55° par rapport au plan
équatorial.
Chaque satellite contient plusieurs horloges atomiques,
certains ont quatre horloges (deux au rubidium et deux au césium),
certains en ont trois au césium et, dans les plans de modernisation du
GPS, les prochains satellites auront des maser a hydrogène, qui sont
extrêmement précis. Ce sont les stations au sol qui
sélectionnent l'horloge la plus précise. En effet, ces horloges
perdent ou gagnent moins d'une nanoseconde par jour !
Les satellites sont lancés par blocs qui ont tous des
spécifications. V' Le segment utilisateur
Le segment utilisateur rassemble l'ensemble des utilisateurs
du système, du simple utilisateur aux géomètres et aux
militaires. L'ensemble de ces utilisateurs peut être sépare en
deux catégories, selon la prestation du systéme qu'ils utilisent.
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B. Le principe de GPS
Voici une illustration en deux dimensions du principe de la
détermination de la position d'un récepteur GPS:
Chacun des trois satellites S1, S2 et S3 envoie un signal
indiquant sa position ainsi que le moment de l'envoi du signal.
A partir des temps de parcours de ces trois signaux, le
récepteur GPS placé en P calcule sa distance à chacun des
trois satellites.
Le point P est l'unique point d'intersection de ces trois
cercles.
Dans l'espace, les signaux de quatre satellites sont
nécessaires pour déterminer de façon univoque la position
de P. Le point P est alors l'unique point d'intersection de quatre
sphères.
Chapitre 2 la localisation dans les Réseaux de
Capteurs sans Fil
Figure II. 1: principe de mesure GPS.
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