Le récepteur GPS vous permet de savoir où vous êtes, partout dans le monde. Son principe ? Il reçoit des informations en provenance de satellites en orbite autour de la terre pour en déduire votre position sous forme de coordonnées : latitude, longitude et altitude.

Quelle heure est-il ?
Chaque satellite envoie en permanence des signaux dans lesquels sont indiquées sa position orbitale et l'heure d'émission de chaque message. Le temps que met un signal pour atteindre votre récepteur GPS est compris en 67 et 86 millisecondes (les ondes se propagent à la vitesse de la lumière, soit environ 300 000 kilomètres par seconde). En comparant l'heure d'émission et celle d'arrivée, votre récepteur GPS déduit la distance qui le sépare du satellite. Avec 2 satellites seulement, il est théoriquement capable de déterminer une position (latitude et longitude). Mais il faudrait pour cela que l'horloge du récepteur soit suffisamment précise. Une erreur de 10 millionièmes de secondes introduit une erreur de 3 km environ ! Dans la pratique, il faut impérativement "accrocher" au moins 3, voire 4 satellites pour déterminer une position. Il en faut au moins 4 pour obtenir l'altitude .

Le feuillage fait barriere aux signaux GPS.

Pour recevoir les signaux GPS dans les meilleures conditions, il ne faut aucun obstacle entre votre récepteur et les satellites. La pluie, le bois et le verre laissent passer les ondes électromagnétiques. En revanche, le métal, le béton, les matériaux composites, le feuillage perturbent la réception des signaux. Difficile, donc, de faire fonctionner un récepteur GPS en intérieur. Il est par ailleurs peu probable qu'il fonctionne correctement en forêt. Les pare-brises athermiques, conçus pour limiter l'échauffement de l'habitacle de votre véhicule, incorporent plusieurs couches de particules de métal (argent et de titane). Ils ne laissent pas (ou peu) passer les ondes en provenance des satellites. Si votre voiture est équipée d'un pare-brise de ce type, il est probable que vous disposiez d'une "zone" non athermique près du tableau de bord ou du rétroviseur capable de laisser passer les signaux GPS. Dans le cas contraire, il faut vous équiper d'une antenne extérieure. Soyez tranquille en cas de mauvais temps : les conditions météorologiques (pluie, neige) gênent peu la réception. Sauf en cas d'orage : les éclairs sont susceptibles de gêner la réception des ondes électromagnétiques... Lorsque le signal en provenance des satellites se reflète sur une surface avant d'atteindre votre récepteur, le calcul de la distance est perturbé et votre position est inexacte. Cela arrive souvent lorsque vous êtes entourés par des immeubles, dans une rue étroite par exemple. C'est dans cette situation que les GPS éprouvent le plus de difficultés à fonctionner correctement. Les spécialistes appellent cela le "canyoning", en référence aux murs des immeubles qui forment une sorte de canyon urbain.

Le système GPS, sans technologie apportant une précision supplémentaire, permet de connaître votre position avec une marge d'erreur inférieure à 25 mètres. Dans la pratique, elle est souvent inférieure à 10 mètres. En environnement urbain, cette précision peut se révéler insuffisante : le logiciel peut éprouver des difficultés pour savoir sur quelle voie vous vous trouvez. C'est pourquoi certains GPS sont équipés du système SBAS (Satellite-Based Augmentation System). SBAS, en Europe, s'appuie sur la technologie et l'infrastructure Egnos (les satellites Inmarsat et Artemis). Aux Etats-Unis, c'est WAAS, et MSAS au Japon. Avec la technologie SBAS, la précision atteint 5 mètres environ. Comment savoir si votre récepteur est capable d'exploiter les signaux SBAS ? Vérifiez tout simplement sur la boite s'il est mentionné SBAS ou WAAS/Egnos...

Vous avez sans doute croisé à maintes reprises le nom SiRF. C'est tout simplement parce que la marque est présente dans la plupart des appareils GPS commercialisés en France. SiRF (Silicon Radio Frequency) a été fondée en 1995 par un ancien d'Intel, Kanwar Chadha. Les premières puces ont été commercialisées dès 1996, mais le succès est venu avec la SiRF StarII, qui depuis 1999 a équipé de nombreux récepteurs dont ceux, par exemple, de Holux, Rikaline et TomTom. Elle a évolué avec une version LP à consommation électrique réduite, puis avec le modèle Xtrac v1 assurant une meilleure sensibilité, pour notamment fonctionner derrière des pare-brises athermiques. Cette dernière souffrait d'un léger retard dans le calcul de position, qui a été corrigé avec la version suivante, la Xtrac v2. Le premier calcul de position, appelé TTFF ("Time To First Fix" en anglais) pouvait atteindre jusqu'à 30 minutes avec les SiRF Star II. La dernière génération du constructeur californien est la SiRF III, qui assure une plus grande rapidité de calcul et une meilleure sensibilité, pour fonctionner correctement derrière la plupart des pare-brises athermiques ou en ville entre des immeubles hauts (l'effet "canyoning"). Le TTFF est désormais d'une minute environ (dans des conditions correctes de réception), ce qui représente un gain énorme par rapport à la précédente génération.
 
Les autres fabricants
SiRF est présent dans plus de 80 % des GPS, mais la marque est talonnée par des concurrents. Les puces de Nemerix se distinguent par leur autonomie record. A titre de comparaison, le récepteur GPS Aktronix, avec une batterie de 850 mAh et sa puce GPS Nemerix assure une autonomie de 20 heures d'après nos tests, alors qu'un Royaltek RBT-2001, avec sa batterie 680 mAh et une puce SiRF III, offre une autonomie de "seulement" 5 h 30. Les derniers récepteurs GPS qui s'appuient sur une puce Nemerix affichent même une autonomie dépassant 30 heures ! La marque helvétique u-blox commercialise également des puces GPS, que l'on trouvera par exemple dans le GPS autonome Navigon P'9611 Porsche Design, avec la puce GPS Antaris4 SuperSense. Laquelle est réputée très sensible, mais nous n'avons pas encore eu l'opportunité de la soumettre à nos tests. Le fabricant Centrality propose également des puces GPS pour le marché automobile ainsi que le marché de la navigation portable : le GPS autonome Becker Trafic Assist en était équipé. Les géants de l'électronique ST MicroElectronics et Texas Instruments sont également présents sur le marché du GPS. Ce dernier fournit la puce du futur N95 de Nokia.

Depuis plus d'an se développe la technologie A-GPS, qui signifie "Assisted GPS" (GPS assisté), destinée à améliorer les performances des GPS. Comment ? Les méthodes employées sont plutôt complexes. Pour simplifier : la puce GPS s'appuie sur une éphéméride qui contient la position des satellites dans le ciel selon la date. La puce "sait " ainsi quels sont les satellites depuis lesquels elle peut espérer recevoir des signaux, et ne perd pas de temps à en chercher d'autres. Le téléchargement de l'éphéméride (fournie par le constructeur) s'appuie en général sur Internet, généralement via le réseau GSM (GPRS, Edge, 3G). Elle ne pèse que quelques kilo-octets, et sa validité peut atteindre 7 jours. Selon Kanwar Chadha, fondateur de SiRF, l'éphéméride donne pleine satisfaction pendant 2 jours. Au-delà, le gain en précision diminue pour devenir insignifiant après 7 jours. La plupart des fabricants de puces GPS proposent désormais cette technologie. Elle a été commercialisée par HP avec l'iPAQ hw6515 et son successeur le hw6915 avec un récepteur A-GPS de la société GlobalLocate. SiRF propose également cette technologie sous le nom de SiRFInstantFix. Le challenger le plus actif à ce jour est la marque u-blox avec sa puce Antaris 4 et sa technologie AssistNow. Nemerix n'est pas en reste avec la puce GPS NJ2020.

Le réseau GPS est financé et contrôlé par l'armée américaine. Laquelle peut couper le signal à tout moment ou diminuer sa précision sur des zones précises. Afin de ne plus dépendre des Etats-Unis, la Communauté Européenne a lancé son propre programme de positionnement nommé Galileo. Imaginé et réalisé par l'European Space Agency, il sera opérationnel à partir de 2008 et assurera, selon une qualité et une fiabilité améliorées par rapport au système GPS actuel. La commercialisation des premiers systèmes attendra sans doute 2009, voire 2010. La marge d'erreur dans le positionnement devrait être inférieure à 5 mètres. Bonne nouvelle : le ministère de la défense des Etats-Unis et la Communauté Européenne ont récemment signé un accord assurant l'interopérabilité technique des deux systèmes, GPS et Galileo.

Les 24 satellites en orbite vous permettent de connaitre votre position partout sur le globe.

Le réseau GPS s'appuie sur 24 satellites répartis sur 6 orbites, à une altitude de 20 000 kilomètres environ. Il arrive que certains d'entre eux soient indisponibles, pour cause de panne ou de maintenance. Mais le réseau est prévu pour qu'il n'y ait jamais plus de 4 satellites inopérants. Sachez aussi que le gouvernement des Etats-Unis peut à tout moment couper l'accès aux satellites ou diminuer la précision du positionnement, en cas de conflit par exemple. Si vous désirez connaître l'état de tous les satellites, vous pouvez consulter la page web. Les données sont un peu difficiles à décrypter, mais la nomenclature des informations qui se trouvent sur cette page est décrite sur www.navcen.uscg.gov/gps/gps_status_explained.htm.

Les antennes cellulaires peuvent contribuer a l'amelioration des la qualite du positionnement par satellite.

Le GPS assisté tel que le proposent les différents fabricants n'est qu'une version simplifiée de l'A-GPS. En effet, la technologie A-GPS "complète" s'appuie sur les réseaux des opérateurs de téléphonie mobile. Le principe réside dans la détection d'une position approximative via le Cell-ID. C'est-à-dire la cellule avec laquelle votre téléphone mobile est connecté. La précision est au mieux de 500 mètres en zone urbaine, 1 km en campagne. C'est peu, mais cela suffit pour que le serveur A-GPS soit en mesure d'envoyer des informations très précises sur les satellites à étudier, et leur position dans le ciel. Ces informations sont envoyées sous la forme d'éphémérides. De plus, le serveur A-GPS peut ajouter des données de corrections différentielles fournies par le système EGNOS. Peuvent également être envoyées des données d'assistance fréquentielle, qui permettent au récepteur GPS de recevoir des informations sur les fréquences à utiliser et limiter l'effet Doppler (pendant un déplacement, même lent).
Les bénéfices de l'A-GPS ?
Ils sont nombreux ! Le TTFX (c'est-à-dire la durée nécessaire pour le premier positionnement) est plus court, la précision des coordonnées est plus grande, surtout dans le cas de conditions de réception difficiles ("canyoning"). Enfin, la consommation d'énergie est réduite puisque le récepteur doit réaliser moins de calculs. Le "vrai" A-GPS ne peut donc être mis en œuvre que si les opérateurs adaptent leur infrastructure en conséquence. C'est le cas d'Orange en France, qui a conduit une expérimentation A-GPS début 2006. Les résultats, selon l'opérateur, ont été concluants et la commercialisation est prévue pour très bientôt. Il est probable que la prochaine version du logiciel Orange Navigation en profite !

Quelle différence entre "On board" et "Off board" ?
Les GPS "On board" embarquent une carte de France, stockée dans la mémoire du téléphone ou sur support amovible. Les GPS "Off board" ne disposent pas de carte, ils demandent l'itinéraire par liaison GPRS à un ordinateur distant. Cet ordinateur calcule le trajet, l'envoie au téléphone accompagné d'une carte sommaire représentant les routes de l'itinéraire (quelques dizaines de ko au total).

En mode "Off board", le téléchargement des itinéraires coûte cher...
Vrai. Le "Off board" est gourmand en connexions GPRS/3G et 100 ko sont à peine suffisants pour télécharger un trajet de 200 km, comportant beaucoup d'autoroute ou un trajet de 50 km en environnement urbain. À raison de deux trajets semblables par jour, on passe la barre des 5 Mo en moins d'un mois... qui peuvent grever lourdement votre facture si vous utilisez déjà beaucoup le GPRS ou la 3G. Comment éviter les mauvaises surprises ? Mieux vaut se limiter à deux trajets par semaine (1 Mo de trafic data par mois).

En "Off board", le calcul des itinéraires prend plus longtemps...
Faux. Avec Wisepilot par exemple, l'itinéraire s'affiche 5 secondes après votre demande. C'est aussi rapide qu'avec un GPS "On board". Pourquoi ? Le calcul est effectué par un ordinateur distant, nettement plus puissant que votre mobile. Le temps gagné ici compense le temps perdu à acheminer les informations vers le mobile. L'envoi est même optimisé puisque l'ordinateur expédie d'abord le plan des premières rues, puis le plan complet.

Le système "Off board" est moins fiable...
Vrai. Quand la connexion GPRS/3G n'est pas disponible, impossible de télécharger un nouvel itinéraire. Le GPRS passe très bien en ville, mais parfois mal en campagne : il faut alors rouler quelques kilomètres pour accrocher le réseau. En revanche, une fois l'itinéraire chargé, plus besoin de réseau, le parcours est stocké en mémoire.

Qu'est-ce qu'un point d'intérêt (POI) ?
Le logiciel garde en mémoire les adresses de millions de stations-service, restaurants, pharmacies, hôtels, supermarchés, etc. À votre demande, il affiche les points proches de votre position, par ordre de distance croissante.

Pourquoi le GPS "décroche"-t-il ?
Le récepteur GPS a besoin de "voir" trois satellites pour calculer votre position. Dans une rue étroite, certains GPS n'y parviennent pas. Comment résoudre le problème ? Garez-vous au milieu d'une place dégagée et patientez quelques secondes.

Faut-il acheter une fixation sur pare-brise ?
Impossible d'en faire l'économie. Sans elle, vous aurez tôt ou tard un accident. Cette fixation sur ventouse permet de placer le téléphone dans l'axe du regard. Comptez 30 euros pour une fixation universelle. Autre accessoire utile, le chargeur allume-cigares. Sur un long trajet, il est indispensable car un GPS consomme beaucoup. Les batteries du téléphone sont vides en quelques heures, celles du GPS en 24 heures.

Comment choisir mon récepteur GPS ?
Préférez un récepteur avec chargeur allume-cigares. Vérifiez qu'il est compatible SiRF III : ces récepteurs sont les seuls à recevoir les signaux GPS à travers les pare-brise athermiques.

Les téléphones compatibles sont-ils rares ?
Les solutions "On board" ne fonctionnent effectivement que sur certains smartphones équipés d'un emplacement pour mémoire amovible. En revanche, certaines solutions "Off board" fonctionnent sur des dizaines de mobiles moins élitistes, Nokia, Motorola, Sony Ericsson et Samsung.

GPS et GPRS, est-ce différent ?
Oui. Grâce au GPS, vous pouvez connaître votre position dans l'espace avec une précision de 10 mètres. Le GPS (Global Positionning System) se repère par triangulation grâce aux signaux émis par une constellation de satellites américains. Le GPRS est une technologie de réseau, utilisée par les opérateurs de téléphonie mobile, pour relier votre mobile à Internet et à d'autres réseaux.

Première publication dans Mobiles magazine n°98, octobre 2006

Votre voiture n'est pas équipée d'un GPS de série... Ne désespérez pas, d'autres solutions existent, y compris sur votre téléphone mobile. Il vous en coûtera en moyenne 300 euros contre 400 à 1000 pour un GPS autonome type TomTom ou Magellan. Le guidage GPS nécessite trois éléments : un récepteur, un logiciel de navigation et une carte routière numérique. Le récepteur permet de capter les signaux des satellites et transmet votre position au logiciel de navigation à 10 mètres près. À la fonction guidage peuvent s'ajouter des fonctionnalités comme l'info trafic (TMC), la recherche de points d'intérêt (POI) - alertes radars, stations-service, bureaux de tabac, pharmacies, etc.

Des solutions pour tous
Sur mobile, il existe trois cas de figure. Certains terminaux - encore rares - sont nativement équipés d'une puce GPS (idéalement SiRF III), d'un logiciel de navigation et d'une carte routière. Deuxième cas, votre mobile possède une puce A-GPS et un logiciel de navigation. Dans ce cas, votre GPS s'appuie à la fois sur les satellites et sur les bornes GSM à proximité pour donner un positionnement plus rapide lors de la mise en marche. Enfin, si votre terminal ne possède aucun de ces éléments, il vous reste la solution du kit. À l'intérieur : un récepteur Bluetooth qui communiquera avec votre mobile, un logiciel de navigation à installer et une carte de France stockée sur une carte mémoire à insérer dans votre terminal. Après le choix du matériel, reste encore à élire la solution logicielle qui vous convient le mieux : soit un GPS on-board - logiciel et carte routière embarqués dans le terminal -, soit, pour des raisons de stockage, un GPS off-board qui télécharge à la demande la cartographie depuis le serveur de l'éditeur via le réseau GPRS. Les GPS off-board s'appuient sur les logiciels de Webraska, Wayfinder ou encore Orange. Côté on-board, TomTom et Route 66 sont les plus connus. Et bientôt, des logiciels développés en Java par TomTom et Webraska devraient permettre de rendre GPS un mobile classique.