Fonctionnement d'un système de radionavigation par satellite

Comment un système de radionavigation par satellite, tel que le GPS ou Galileo, permet-il d'obtenir la position exacte d'un individu muni d'un récepteur, qu'il soit immobile ou en déplacement à la surface de la Terre? Le récepteur capte les signaux radioélectriques émis par les satellites du système gravitant au-dessus de lui. En fait, le récepteur mesure le temps mis par le signal pour parcourir la distance qui le sépare du satellite, compte tenu que le signal contient l'heure précise à laquelle il quitte le satellite. Chaque satellite étant équipé d'horloges atomiques marquant le temps avec une très grande précision.

Sachant que les ondes radioélectriques voyagent à la vitesse de la lumière, on peut ainsi déduire la distance séparant le récepteur de chacun des satellites visibles.


De plus, comme l'emplacement des satellites est connu en tout temps — leur trajectoire et leur vitesse étant fixées —, le récepteur peut ainsi calculer sa propre position. En principe, trois satellites suffisent pour déterminer sa situation n'importe où sur la planète. Mais, comme l'horloge qui est dans le récepteur n'est habituellement pas calée avec les horloges atomiques à bord des satellites, on a recours au signal d'un quatrième satellite afin de corriger le décalage de temps entre les horloges des satellites et celle du récepteur.


L'infrastructure de Galileo sera constituée d'une constellation de trente satellites qui graviteront à 23 000 km d'altitude dans trois plans différents. Chaque satellite comptera quatre horloges atomiques das son équipement de bord.


Les signaux qu'émetteront les satellites se situeront dans la même bande de fréquences que ceux du GPS afin de rendre possible l'interopérabilité entre les deux systèmes. Un utilisateur pourra ainsi exploiter à la fois les signaux GPS et Galileo à l'aide du même récepteur. Même s'ils seront compatibles, les signaux des deux systèmes ne se gêneront pas car leur structure sera totalement différente, prévient Bernard Mathieu du CNES. Les pannes communes seront ainsi impossibles.