Système GPS
Le GPS : utilisation en positionnement et surveillance

1.1 Principes généraux

Un ensemble de 27 (afin de garantir un effectif de 24 en permanence) satellites « Navstar », lancés par le ministère américain de la défense à partir de 1978, orbite vers 20 000 km d’altitude (figure 1). Ceux-ci émettent en permanence des signaux radioélectriques sur des porteuses à des fréquences de 1,2236 GHz (appelée L₂ ) et 1,57542 GHz (appelée L₁ ) pour lesquels chaque bit d’information est émis à une date extrêmement bien connue, grâce à l’emploi dans chaque satellite d’une horloge atomique. Ces bits par ailleurs décrivent la position du satellite concerné, superposés à deux niveaux de codes pseudo-aléatoires (l’un est public : le code C/A, et l’autre est confidentiel : le code P), avec un débit élevé (de l’ordre de 10 Mbit/s), ce qui conduit à une émission à spectre très large et donc à une grande insensibilité aux émissions parasites.

Au niveau du sol, l’usager emploie un récepteur, dont le travail consiste à observer avec précision la date de réception de ces mêmes bits, et à décoder ceux-ci. Pour ce faire, le récepteur effectue une corrélation entre les signaux reçus et le code pseudo-aléatoire C/A qu’il connaît. Lorsque la corrélation maximale est obtenue, l’écart entre le code théorique et le code observé produit directement les messages transmis par le satellite (n^o du satellite, para-mètres de l’orbite et de l’horloge de bord, modèle grossier de l’état de l’ionosphère...). Cette corrélation maximale est ensuite maintenue par un asservissement qui permet, si on le souhaite, de mesurer en continu la phase de l’onde porteuse de L₁ et éventuellement de L₂. Si cet asservissement se fait avec une bande passante étroite, le temps d’initialisation du verrouillage sera long mais le rapport signal/bruit sera élevé, alors que si le temps d’initialisation est très bref, cela implique en général une qualité de réception moindre et une plus grande sensibilité aux bruits. La mesure élémentaire peut donc se faire pour chaque fréquence à deux niveaux soit uniquement par datation des bits formant le code C/A, soit en y rajoutant la mesure du nombre de tours de phase...