Comment fonctionne le GPS?

Il fait maintenant partie de notre quotidien et on ne se déplacerait plus sans lui: le GPS. Mais en connaît-on vraiment tous les secrets? Sait-on comment il marche et pourquoi, parfois, il ne fonctionne pas?

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Revoyez la chronique de Darah Alibay dans la vidéo en tête de cet article.

D'où vient le signal GPS?

GPS signifie Global Positioning System. C’est une constellation d’une trentaine de satellites en orbite autour de la Terre et chaque satellite diffuse son heure, sa position et d’autres données utilisées par des récepteurs pour calculer leur positionnement très précisément. Sur Terre, ces récepteurs utilisent la trilatération: ils calculent la distance entre vous et chaque satellite en comparant l’heure d’envoi et l’heure de réception du signal. Comme le signal voyage à la vitesse de la lumière, on déduit la distance parcourue. Il faut au moins quatre satellites pour établir une position sans ambiguïté.

En plus des satellites, le système GPS, entretenu par l'US Space Force, repose sur des antennes terrestres qui confirment la position des satellites par radar. Autre élément fascinant: chaque satellite possède à bord une horloge atomique ultra-précise. Pourtant, leur temps doit être ajusté d’environ 38 microsecondes par jour à cause de la relativité d’Einstein: en orbite, la gravité étant moindre, les horloges avancent plus vite!

Pourquoi en ville le GPS a-t-il de la difficulté?

En ville, la visibilité du ciel est limitée et les signaux rebondissent sur les bâtiments, créant des «erreurs de trajets multiples». Votre récepteur peut recevoir le même signal plusieurs fois, à des moments différents, ce qui fausse la position. Bonne nouvelle: les téléphones combinent désormais GPS, Wi-Fi et réseau cellulaire pour améliorer la précision.

Pourquoi a-t-il été inventé?

Le projet GPS a été lancé par l’US Air Force en 1973, avec un premier satellite en 1978. Initialement réservé à l’armée, il fut ouvert aux civils après la tragédie de Korean Airlines en 1983, quand un avion fut abattu pour avoir pénétré un espace aérien réglementé. Ronald Reagan autorisa alors son usage civil pour la sécurité aérienne. En 2000, Bill Clinton permit aux civils un accès non dégradé, comparable à celui de l’armée.

Saviez-vous qu’une femme a joué un rôle clé dans l'avènement du GPS? Gladys West, mathématicienne, a contribué à la modélisation de la Terre et aux algorithmes du GPS.

Modernisation et alternatives

Les satellites GPS évoluent par «blocs». Le bloc 3, construit par Lockheed Martin, a commencé en 2018; le huitième a été lancé en mai 2025. D’autres systèmes existent: GLONASS (Russie), Galileo (UE) et BeiDou (Chine). Ensemble, ils forment les GNSS, accessibles gratuitement.

Des usages surprenants

Un GPS classique offre une précision d’environ 10 mètres, mais des récepteurs avancés atteignent le centimètre. Le GPS sert aussi à la géodésie, au suivi des plaques tectoniques, à la détection des séismes, à la surveillance des volcans et à l’étude de l’atmosphère!