Le principe de géolocalisation
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Décrire le fonctionnement de la géolocalisation.
- Coordonnées géographiques :
- latitude (par rapport à l’équateur) ;
- longitude (par rapport au méridien de Greenwich) ;
- altitude (par rapport au niveau de la mer).
- Il faut 4 satellites pour donner une géolocalisation précise (3 pour la position et 1 pour la synchronisation).
- Il existe 4 grands systèmes de positionnement par satellites compatibles entre eux. Par abus de langage, on utilise le terme GPS indifféremment du système utilisé.
- La trilatération utilise des distances pour calculer une position.
- la latitude (en degré) ;
- la longitude (en degré) ;
- l’altitude par rapport au niveau moyen de la mer (en mètre).
Coordonnées géographiques : latitude, longitude et altitude
La géolocalisation est aujourd’hui obtenue par satellite, ou plutôt par une constellation de satellites (entre 24 et 30) en orbite autour de la terre.
Il existe 4 grands systèmes de positionnement par satellites qui sont compatibles entre eux :
- GPS : système américain le plus ancien et qui est opérationnel depuis les années 2000 ;
- GLONASS : système russe pleinement fonctionnel depuis 2010 ;
- BEIDOU : système chinois fonctionnel depuis 2012 ;
- GALILEO : système européen qui sera opérationnel en 2020.
Par abus de langage, on utilise le terme GPS indifféremment du système utilisé.
Chaque satellite envoie régulièrement des signaux qui indiquent :
- sa position dans l’espace ;
- la date et l’heure d’émission du signal.
- Sur Terre, le récepteur GPS de l’appareil à géolocaliser reçoit le signal du satellite et calcule la distance qui le sépare de ce dernier.
- Pour déterminer la distance, le récepteur calcule la durée de voyage du signal : heure d’arrivée - heure de départ.
- Sachant que le signal se déplace à la vitesse de la lumière (environ 300 000 km/s), le récepteur GPS peut calculer la distance d'après la formule suivante :
distance = durée × vitesse
Un satellite envoie un signal à 12h 36min 28s 12.
Le récepteur GPS reçoit le signal à 12h 36min 28s 19.
La durée de voyage du signal est de :
12h 36min 28s 19 – 12h 36min 28s 19 = 0,07s.
La distance qui sépare le récepteur GPS du satellite est donc :
distance = 0,07 × 300 000 = 21 000 km
Le GPS doit récupérer les signaux d’au moins 3 satellites pour pouvoir déterminer les coordonnées géographiques. C’est la méthode de la trilatération.
De façon schématique, cela revient à tracer un cercle autour de chaque satellite. Le rayon de chaque cercle correspond à la distance qui sépare le récepteur GPS du satellite, et la position du récepteur GPS correspond à l'intersection des 3 cercles comme le montre la figure suivante.
Positionnement par trilatération
Pour ne pas se tromper dans les calculs, la précision de l’horloge du récepteur GPS doit être comparable à celle d’une horloge atomique. Cela vient du fait qu’on cherche à avoir une précision très importante sur la position : de l’ordre de quelques mètres sur la surface de la Terre. Il faut donc une très grande précision dans les informations transmises au récepteur GPS.
Un décalage d’une microseconde correspond à une erreur de 300 mètres sur la position (latitude et longitude) !
Les récepteurs GPS ne sont malheureusement pas équipés d’une telle précision horaire, il faut donc avoir recours à un quatrième satellite pour synchroniser l’horloge du récepteur.
La géolocalisation est une fonctionnalité qui est disponible dans tout objet connecté : smartphone, tablette, ordinateur, appareil photo ou montre connectée.
Elle s’est rapidement démocratisée ces dernières décennies pour répondre à différents types de besoins.
- Se déplacer de manière optimisée (route la plus courte, la plus rapide, etc.).
- Gérer une flotte de véhicules pour une entreprise.
- Réaliser des campagnes marketing et publicitaires, en ciblant les futurs clients d’une zone géographique.
- Cibler des points d’intérêt (restaurants, musées, pompes à essence, etc) lors de trajets.
- Retrouver son animal de compagnie.
Voici quelques repères historiques dans le domaine de la géolocalisation et de la cartographie.
- 1978 : Premier satellite GPS (Global Positioning System) lancé par les États-Unis à usage militaire. Il sera opérationnel en 1995 pour l’armée et en 2000 pour le grand public.
- 1976 : En pleine « guerre froide », les soviétiques lancent leur propre système de positionnement : GLONASS (Global Navigation Satellite System).
- 1993 : Création de la première carte numérique géographique où il est possible d’obtenir la carte d’un lieu de son choix.
- 1999 : Lancement du programme de géolocalisation européen Galiléo qui devrait être pleinement fonctionnel en 2020.
- 2001 : Création de la plateforme collaborative OpenStreetMap afin que des bénévoles puissent mettre à jour localement le territoire « numérique ».
- 2005 : Google sort une première version de Google Earth, où il est possible de cibler n’importe quel point de la planète depuis le ciel.
- 2006 : Lancement de Géoportail, une plateforme française qui permet l’affichage d’une multitude de données sur le territoire national.
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