Principe :
Le principe du positionnement
par GPS (Global Positioning System) repose sur la mesure du temps de transit
d'un signal entre des satellites et un récepteur.
Le système comprend 24 satellites placés sur des orbites pratiquement circulaires de
rayons voisins de 20 200 km. Par exemple pour NAVSTAR 62, le périgée est 20146
km et l'apogée est 20219 km. La période des satellites est 718 mn : Compte tenu
de la rotation de la Terre, chaque satellite se retrouve ainsi au dessus du
même point après 2 rotations complètes.
La vitesse des satellites est voisine
de 14 000 km/h. La durée de vie des satellites est de l'ordre de 8 ans. Tous
les satellites actuellement en service sont de la seconde ou de la troisième
génération.
Les satellites sont placés sur six orbites dont le
plan est incliné de 55° par rapport au plan de l'équateur. Ces orbites sont
décalées en longitude de 60°.
Sur chaque orbite, il y a quatre satellites.
On peut noter que les satellites ne sont régulièrement espacés sur l'orbite.
Leur répartition a été choisie pour optimiser le nombre de satellites visibles
en chaque point de la Terre. Les zones les plus défavorisées sont voisines des
pôles.
Trois stations terrestres contrôlent les horloges atomiques des satellites. A
cause de la vitesse élevée des satellites et de la valeur différente de la gravité
il faut tenir compte des corrections relativistes : Les horloges des satellites
avancent de 38 µs par jour par rapport à une horloge placée sur terre.
En
plus des 24 satellites en fonctionnement, il y a aussi 3 satellites de secours
en orbite.
Pour améliorer la précision du système (surtout pour la détermination
des altitudes) le gouvernement américain a complété le système GPS par
le système WAAS (Wide Area Augmentation System). Ce système permet de tenir
compte des modifications de la vitesse de la lumière dans l'ionosphère. WAAS utilise
des balises terrestres situées aux États Unis et des satellites qui émettent,
en plus de leurs signaux spécifiques, les signaux des satellites GPS.
Ces satellites sont également utilisables par les récepteurs conventionnels.
Utilisation :
Cette
applet présente une animation du mouvement des satellites GPS.
L'échelle
respecte la taille de la Terre et celle des orbites.
Sur la Terre figurent
l'équateur, la ligne des pôles et un point P de latitude 48° et de longitude
0°.
Les satellites ont la couleur de leur orbite. Il sont représentés
par un disque s'il sont visibles du point P et par un cercle dans
le cas contraire.
Un satellite S est supposé visible depuis P si l'angle
entre PS et la verticale en P est inférieur à 82°.
En fait à cause de la
topographie le nombre de satellites visibles est toujours inférieur au nombre
théorique.
Les données sur la position des satellites proviennent d'un site
du gouvernement des États Unis.
Pour changer l'angle de vision, il faut
cliquer sur le bouton gauche et glisser la souris dans le cadre de l'applet.
Pour
geler l'animation, il faut placer le curseur dans le cadre de l'applet et
cliquer sur le bouton droit de la souris.
Le bouton [ R à Z ]
initialise le programme.
La case à cocher permet de visualiser des droites
joignant P aux satellites visibles de P.
La transparence n'est pas gérée
mais le volume des calculs est déjà important.