Introduction
Le Global Positioning System (GPS) est une constellation de satellites en orbite moyenne autour de la Terre qui émettent en permanence des signaux horaires et des données orbitales. En captant ces signaux avec un récepteur, il est possible de calculer sa position exacte en trois dimensions (latitude, longitude, altitude) et le temps universel. Cette technologie a révolutionné la navigation, la cartographie, la synchronisation du temps et de nombreux secteurs économiques.
Contexte
Le besoin d'un système de navigation infaillible et global est né pendant la Guerre Froide. Les systèmes antérieurs, comme LORAN (navigation radio à longue portée), étaient limités en portée et en précision. Le lancement du satellite soviétique Spoutnik en 1957 a donné l'idée aux scientifiques américains de suivre un satellite par l'effet Doppler. Ce principe a conduit au développement du système TRANSIT, premier système de navigation par satellite, opérationnel en 1964 pour la marine américaine. Cependant, TRANSIT avait des limitations (mises à jour peu fréquentes, précision modeste). Le projet GPS, initialement nommé NAVSTAR GPS, a été lancé pour créer un système tridimensionnel, continu et extrêmement précis pour les forces armées américaines.
Inventeur
Le GPS est le fruit d'un effort collectif. Le physicien Ivan A. Getting est considéré comme le visionnaire ayant conceptualisé un système de triangulation par satellites pour la défense aérienne. L'ingénieur et colonel de l'US Air Force Bradford Parkinson est reconnu comme le "père du GPS". En 1973, il a dirigé l'équipe qui a fusionné plusieurs projets concurrents (dont le système 621B de l'Air Force) pour établir l'architecture fondamentale du GPS actuel. Il a supervisé le développement, les tests et le déploiement initial du système.
Fonctionnement
Le GPS repose sur le principe de la trilatération. Au minimum, un récepteur doit capter les signaux d'au moins quatre satellites. Chaque satellite transmet un signal précis indiquant l'heure d'émission et sa position orbitale à ce moment-là. Le récepteur mesure le temps de parcours du signal (vitesse de la lumière) pour calculer la distance le séparant de chaque satellite. En connaissant la distance à trois satellites, il peut déterminer sa position en 2D (latitude, longitude). Le quatrième satellite permet de calculer l'altitude et de corriger les erreurs d'horloge du récepteur, qui n'est pas aussi précis qu'une horloge atomique embarquée sur les satellites. La précision dépend de la géométrie des satellites visibles, des corrections atmosphériques et, historiquement, de la disponibilité du signal militaire plus précis (SA - Selective Availability, désactivé en 2000).
Evolution
Le premier satellite prototype a été lancé en 1978. La constellation est devenue pleinement opérationnelle avec 24 satellites en 1995. Une décision majeure a été prise en 1983, après le crash d'un avion de ligne coréen dans l'espace soviétique, pour ouvrir le système à l'usage civil gratuitement. En 2000, le président Bill Clinton a ordonné la désactivation de la dégradation intentionnelle du signal civil (Selective Availability), améliorant la précision de ~100 m à ~10-20 m. Depuis, de nouvelles générations de satellites (GPS II, GPS III) ont été lancées, offrant des signaux plus puissants, plus résistants aux interférences et une meilleure interopérabilité avec d'autres systèmes mondiaux comme Galileo (UE), GLONASS (Russie) et BeiDou (Chine). Les récepteurs civils modernes combinent souvent plusieurs constellations pour une meilleure couverture et précision.
Impact
L'impact du GPS est colossal et transversal. Il a d'abord transformé la guerre moderne (guidage de précision, coordination des troupes). Dans le civil, il a révolutionné la navigation personnelle (automobile, randonnée), la logistique et le transport (suivi de flotte, gestion du trafic aérien et maritime). Il est essentiel pour la cartographie, la topographie et l'agriculture de précision. Il synchronise les réseaux de télécommunication, les transactions financières et les réseaux électriques. Il a donné naissance à de nouvelles industries (applications de géolocalisation, VTC, jeux comme Pokémon GO) et a profondément modifié nos comportements (géotagging, recherche d'itinéraires en temps réel). Le GPS est désormais une utilité publique invisible mais critique, aussi fondamentale pour l'économie mondiale que la grille électrique.
