Comment fonctionne réellement le GPS ? Le secret de la trilatération
Utilisé chaque jour dans nos smartphones, nos voitures ou nos avions, le GPS est devenu un outil indispensable de notre vie moderne. Mais derrière cette technologie familière se cache une invention militaire née en 1973 aux États-Unis, avant de conquérir le monde civil.
Du projet militaire à l’usage quotidien
Le Global Positioning System, ou GPS, a été développé sous le nom de Navstar GPS par le gouvernement américain. Conçu à l’origine pour des usages stratégiques, il repose sur un réseau de satellites en orbite autour de la Terre. Ces satellites échangent en permanence des signaux avec des récepteurs au sol, permettant de déterminer une position géographique avec une précision de quelques mètres.
Sa force réside dans sa couverture mondiale : que l’on soit en mer, sur terre ou dans les airs, le système reste opérationnel. C’est pourquoi on le retrouve partout — dans les smartphones, les véhicules connectés, les navires, mais aussi dans de nombreux appareils scientifiques.
La trilatération : une géométrie de sphères
Contrairement à une idée répandue, le GPS ne repose pas sur la triangulation mais sur la trilatération, une méthode géométrique fondée non sur des triangles, mais sur l’intersection de sphères.
Chaque satellite définit une sphère dont le rayon correspond à sa distance par rapport au récepteur. Avec deux satellites, on obtient un cercle de positions possibles ; un troisième satellite réduit les possibilités à deux points ; un quatrième satellite permet enfin d’identifier une position unique.
Cette approche mathématique permet d’obtenir une localisation fiable et précise, à condition que les signaux ne soient pas perturbés.
Les limites de la géolocalisation
Le GPS fait partie d’un système plus large appelé GNSS (Global Navigation Satellite System), qui regroupe aussi le Galileo européen, le Glonass russe et le Beidou chinois. Mais tous partagent les mêmes contraintes : les signaux électromagnétiques peuvent être affaiblis ou bloqués par des obstacles physiques.
Dans les villes denses, les gratte-ciels provoquent des réflexions parasites. Les tunnels ou certaines structures métalliques agissent comme une cage de Faraday, rendant les appareils inlocalisables.
Une technologie au service de la planète
Malgré ces limites, le GPS reste incontournable. Ses applications vont bien au-delà de la navigation : il sert à mesurer les déplacements des plaques tectoniques, à optimiser l’agriculture de précision et à localiser des personnes en détresse.
Invisible mais omniprésent, le GPS illustre la puissance de la science spatiale au service de la vie quotidienne.
Ramène ta science est une chronique proposée par les élèves de l’Ecole des Mines d’Alès.
