GPS Synchronisation des horloges atomiques et de celle du GPS

dgidgi · 22/06/2007, 21h46

Pour déterminer sa position, le GPS utilise la synchronisation de son horloge interne avec les signaux reçus de satellites qui eux émettent une heure atomique bien précise.

Cette synchronisation se fait par l'émission locale d'une réplique des codes PRN envoyés par le satellite (PRN :Pseudo Random Noise : définit le numéro du générateur pseudo-aléatoire utilisé pour identifier le satellite).

Quelqu'un sait-il ce qu'est cette réplique (ou répliquât selon les auteurs), sa nature, sa puissance ?

En particulier, puisqu'il doit s'agir d'une onde électromagnétique, quelle est la portée de sa diffusion ?

dgidgi · 23/06/2007, 09h34

Bon, je vais expliquer mieux ma démarche.

Je vois dans certains forums, ou dans la presse ou les médias, une croyance assez ancrée dans les esprits : le GPS permettrait d'être repéré à tout moment. Un dernier exemple, ce reportage vu aux informations nationales de France 2 dans lequel un écolier de 9 ans possède un GPS simpliste (grosses touches peu nombreuses) dans lequel est enregistré le parcours de son domicile à l'école afin qu'il le suive. Puis on voit la maman qui affirme qu'elle sait comme cela où se trouve le fiston, car elle a conçu l'itinéraire. S'ensuit un nouveau plan où on voit le gamin qui téléphone à sa mère (avec un portable, ou avec le GPS, ce n'est pas précisé) en lui disant qu'il est à tel endroit, que tout va bien etc.

Je veux dire qu'on vulgarise n'importe quelle idée dans le public et tout le monde gobe cela, le marchand de GPS récolte le bénéfice.

J'ai aussi vu des articles plus sérieux dans lesquels il est dit que le gps échange des informations avec les satellites, y compris dans la presse Futura-sciences.

Et cela m'inquiète davantage : en fouillant l'information grand public, on trouve bien que le GPS reçoit des infos venant des satellites (les fameux signaux PRN) et qu'il émet lui des repliques de ces signaux et c'est la synchronisation des deux qui permet de calculer la différence d'horloge ou encore la distance du GPS au satellite.

La réplique n'a pas à être transmise au satellite, à mon humble avis, dit-on.

C'est le sens de ma question : quelle est la portée réelle de cette rélique, quelle est sa nature physique ?

Si on explique bien cela, peut-on encore parler d'échange de signaux entre GPS et satellites ?

Voila, j'attends vos contributions

**richard 31** · 23/06/2007, 13h25

bonjour,
ne suis pas féru en la matière,
mais la combinaison GPS et tel portable permet effectivement de localiser une voiture,,(j'ai cette fonction sur le mien, mais cela s'effectue via un GPS compatible avec le mien et l'accord du possésseur) pour info, c'est une fonctionnalité du tom tom go 910
cela se comporte comme un traceur,
mais cela n'est pas la fonction du GPS seul qui en usage classique n'envoie aucun signal au satellite,
tout passe via la fonction GPRS(transfert de données numériques) du tel portable, via un système bluetooth entre le gps et le portable lui même,(peut-être que cette fonction est intégrée sur certains tel mobiles gps+gprs????)
reste que des flottes de poids lourds sont suivis par une fonction similaire, et certaines voitures de luxe via un abonnement a un service adéquat
ceci ne contredit pas vos dires, mais complète l'info,
car en fait le système que je cite est la combinaison des 2,
reception via satellite pour la position,
les relais des opérateurs pour la transmission des données
pour moi en fait,
le tel pompe les données de son gps(avec l'accord du possésseur) pour les communiquer au mien et se caler dessus via le tel (style je suis a cet endroit, voici les coordonnées pour me trouver, cela en mode automatique)
pour rejoindre un ami, cela évite des guidages sans fin par exemple,
s'il se déplace, il faut maintenir le contact gprs,
sinon le 1er transfert suffit, a noter que l'on peut avoir en sus la possibilité d'utiliser le tel en mode vocal indépendamment du transfert gprs, il n'a aucune incidence (le coût des communications gprs est faible)

dgidgi · 23/06/2007, 14h02

Bonjour,

Je me suis mal fait comprendre, car j'ai rédigé trop succintement mon message.

Le reportage laissait croire que le GPS indiquait constamment sa position à la mère de l'enfant (ce qui rassure la ménagère mère de famille) et même le présentateur a dit que la mère savait à tout moment où était son fils, ce qui n'est pas vrai.

Mais les explications réellement données étaient toutes autres : la trace à suivre avait été enregistrée par la mère, sa seule certitude était donc que le gamin était guidé par le GPS sur le bon trajet à condition qu'il ne s'éloigne pas de la trace à suivre à l'écran, mais elle n'avait pas de certitude sur la position du gamin. Quant au coup de téléphone, c'est moi qui caricature, le gamin téléphone avec un portable pour raconter où il se trouve à sa mère.

Je veux donc dire qu'on entretient dans les pensées populaires l'image du GPS qu'on peut repérer à tout moment. L'objectif étit la promotion d'un GPS simple d'utilisation et accessible à un enfant, avec un argument falacieux sur la tranquilisation du parent.

D'ailleurs, quand on discute autour de soi avec un GPS à la main, c'est une des questions qui revient en premier, de savoir si on est repéré avec cet appareil.

Pour revenir au sujet du fil, je suis conscient qu'il existe des GPS couplés à des systèmes emetteurs (radio ou téléphone) qui leur permettent d'être repérés. Mais je les considère comme des exceptions, dans la mesure où je m'intéresse aux GPS "normaux" qui n'émettent rien. Je m'intéresse d'ailleurs surtout aux GPS autonomes dit de randonnée, car c'est ce que je pratique (à pied ou à vélo) et j'ai peu d'attirance pour les GPS routiers "détecteurs de radars" dont on nous rabat les oreilles (bonjour le civisme).

Il n'empêche que même en n'émettant rien, tous les GPS synchronisent leur horloge interne en fabriquant cette réplique du signal PRN reçu du satellite. C'est des renseignements sur cette réplique que je recherche.

http://www.futura-sciences.com/fr/co...504/c3/221/p5/

Le lien ci-dessus est un article qui évoque clairement "l'échange" de signaux entre GPS et satellite.
En particulier, sur le positinnement (fin de l'article) :
Il calcule le temps mis au signal pour lui parvenir et détermine le retard de phase entre ce dernier et le pseudo signal qu'il génère lui-même.

Ce que l'auteur appelle pseudosignal est ce que j'ai désigné par réplique ou répliquât du signal PRN. C'est sur lui que je cherche de l'info...........

Nature physique de cette émission, puissance, portée ?

**richard 31** · 23/06/2007, 14h43

re,

Citation:

D'ailleurs, quand on discute autour de soi avec un GPS à la main, c'est une des questions qui revient en premier, de savoir si on est repéré avec cet appareil.

effectivement cela n'informe rien, ce n'est pas un émetteur,

j'ai détaillé mon principe d'ailleurs dans ce sens, pour comprendre en fait comment on peut avoir un retour d'info,
car je le pratique avec des collègues,
avant de s'équiper,
on a cherché la compatibilité entre nous,
pour éviter de se planter a l'achat,
ça fonctionne bien,
mais reste malgré tout un gadget relativement onéreux dans sa globalité, mais bon!!
ça c'est chacun de nous qui le voyons,
ce que je n'ai pas encore eu l'occasion de voir, est le tel équipé gps, j'ai un ami qui en possède un avec cette fonction, mais n'en connais pas les caractéristiques exactes, il lui manque a ces dires un logiciel (sais pas lequel)
mais l'on peut donc imaginer mon application tout en un sur un appareil de ce type
reste qu'il faut enlever malgré tout cette idée d'un gps qui soit un émetteur systématique,
cela est totalement faux, on est du même avis,
sinon il faut qu'on m'explique
le lien donné, n'est pas a mon avis pour une utilisation grand public

dgidgi · 23/06/2007, 15h23

Bon ,on est d'accord, sauf pour les GPS spécialement équipés, les GPS ne sont pas des émetteurs.

Citation:

Posté par article de Jean-Michel Dominguez sur futura-sciences

La mesure de T nécessite une manipulation : le satellite et le récepteur émettent tous deux au même instant (instant réglé sur les horloges atomiques des satellites, 2 au Césium et 2 au Rubidium d'une précision de 10E-12 sec) le code pseudo aléatoire (le récepteur en génère une réplique). Le récepteur retarde ensuite le début de cette émission jusqu'à ce que son signal se superpose avec celui provenant du satellite (jusqu'à ce qu'ils sont en phase). La valeur de ce retard est ainsi le temps mis par le signal pour se propager du satellite jusqu'à l'utilisateur.

L'article que je cite ci-dessus explique le mode de calcul de la durée de transmission du signal satellite au recepteur GPS, ce qui permet de calculer la distance satellite-GPS. Il est extrait du site dont je donne le lien dans mon mesage précédent.

Il exprime explicitement que le satellite et le GPS émettent des signaux.

Le GPS émet bien un petit quelque chose. Il fabrique une réplique d'après d'autres auteurs. Cette réplique est de nature électromagnétique, c'est indéniable, il s'agit de la mettre en phase (synchronisation) avec le signal de l'horloge atomique du satellite
Le signal du GPS n'est que la réplique du signal satellite et l'astuce du codage et de la mise en phase des deux signaux permet de déterminer la durée de transmission T.

C'est sur la nature et les caractéristiques de cette réplique que je cherche des renseignements

**richard 31** · 23/06/2007, 15h30

re, j'ai effectué durant votre message un edit sur mon post,
mais donc je voie ceci sur un matériel qui n'est pas grand public, mais plutôt a usage professionnel,tel qu'utilisé dans les grands travaux, style viaduc de Millau, ou la précision doit être maximale,
mais là, je laisse cela a plus compétent que moi

dgidgi · 23/06/2007, 15h52

Merci tout de même, c'est moi qui ai fait partir la discussion dans deux directions à la fois.

La discussion sur les systèmes téléphones GPS intégrés reviendra, on ne peut pas imaginer l'avenir sans tenir compte de ces fonctionnalités.

Pour ma part,

je vais bien finir par trouver quelqu'un qui connaît ou qui connaît quelqu'un qui connaît quelque chose sur cette fameuse réplique de signal satellite fabriquée dans le GPS.

Ou bien, par exemple, comment joindre Jean-Michel Dominguez, l'auteur de l'article cité dans Futura-Sciences ?

f6bes · 23/06/2007, 16h01

Bjr dgi..
Il semblerait que la synchronisation du Récepteur ne se fasse pas de la façon (réplique) que vous décrivez.
Extrait du lien : ".. Le récepteur va synchroniser son horloge en utilisant l'intersection des cercles de position (lorsque les trois cercles se coupent exactement en un seul point)..."
Un lien:
http://www.foehn-aventure.com/indlandsis/GPS/gps1.htm
Cordialement

**richard 31** · 23/06/2007, 16h02

re,

Citation:

Ou bien, par exemple, comment joindre Jean-Michel Dominguez, l'auteur de l'article cité dans Futura-Sciences ?

par contre vais m'informer en modo si cela peut être possible, le sujet est loin d'être sans intérêt

dgidgi · 23/06/2007, 16h09

J'en rajoute une, je viens de comprendre le sens de l'édition du message de Richard 31.

Je suis d'accord que la précision centimétrique recherchée pour lestravaux publics comme le viaduc de Millau n'est pas grand public, et je pense que Richard a cru que je citais ce pasage sur la précision centimétrique.

Mais ce n'est pas sur ce paragraphe que je voulais attirer l'attention , mais sur un paragraphe précédent, juste sous la deuxième figure (l'intersection donne la position) qui fait bien partie d'une utilisation grand public.

Citation:

La mesure de T nécessite une manipulation : le satellite et le récepteur émettent tous deux au même instant (instant réglé sur les horloges atomiques des satellites, 2 au Césium et 2 au Rubidium d'une précision de 10E-12 sec) le code pseudo aléatoire (le récepteur en génère une réplique). Le récepteur retarde ensuite le début de cette émission jusqu'à ce que son signal se superpose avec celui provenant du satellite (jusqu'à ce qu'ils sont en phase). La valeur de ce retard est ainsi le temps mis par le signal pour se propager du satellite jusqu'à l'utilisateur.

Cette mesure de T se fait à chaque instant dans le GPS de Monsieur ToutLeMonde.

dgidgi · 23/06/2007, 16h16

Citation:

Posté par f6bes

Bjr dgi..

Extrait du lien : ".. Le récepteur va synchroniser son horloge en utilisant l'intersection des cercles de position (lorsque les trois cercles se coupent exactement en un seul point)..."
Un lien:
http://www.foehn-aventure.com/indlandsis/GPS/gps1.htm
Cordialement

Pas d'accord : le problème des trois cercles sert à minimiser l'incertitude de position sur le calcul de la position ; il interviendra après que trois distances aient été calculées.

Et pour en calculer trois, il faut déja en calculer une.

Et pour le calcul de chacune des trois distances, le GPS reçoit des satellites un code PRN pour chacun desquels il émet une réplique qu'il synchronise afin de déterminer la durée de transmission.

Après, quand les durées de transmissions sont déterminées, on va positionner le point....

**richard 31** · 23/06/2007, 16h18

re,
j'ai bien lu cela, mais suis pas convaincu que ce soit celui de tout le monde, j'avoue que j'ai du mal a interpréter ce texte, il est un peu confus pour moi
j'en suis a lire le lien de f6bes, qui me conforte dans mon idée, car il donne une interprétation plus claire du mode de fonctionnement, or tel que décrit le recepteur n'a pas besoin de fournir une info pour valider une position,
je commet une erreur???
edit,
je signale que le satellite donne l'info de l'heure d'envoi, le gps la compare avec la sienne, non???

dgidgi · 23/06/2007, 16h21

Citation:

Posté par richard 31

re,

par contre vais m'informer en modo si cela peut être possible, le sujet est loin d'être sans intérêt

Un bien bel espoir

**richard 31** · 23/06/2007, 16h27

Citation:

Posté par dgidgi

Un bien bel espoir

re,
je garanti rien , la question est posée, ça c'est assuré, reste a voir le retour

la polémique (si l'on peut la traiter ainsi) serait donc le gps de mr tout le monde a-t'il besoin d'émettre une donnée??
je suis convaincu que non, il recoit a mon avis les infos qui lui sont nécéssaires avant même d'avoir a les valider?
si je me fie au lien de F6BES,
comme c'est un amateur assez averti je lui demande son avis,
edit:dommage, on ne peut citer le paragraphe que je prend en référence

dgidgi · 23/06/2007, 16h43

Citation:

Posté par richard 31

re,

je signale que le satellite donne l'info de l'heure d'envoi, le gps la compare avec la sienne, non???

Tout le problème est là !

Les satellites ont embarqué des horloges atomiques, c'est l'heure la précise (et précieuse ) qui soit.

Le GPS pour comparer valablement devrait avoir les mêmes horloges et ce n'est pas le cas, vu le prix de l'appareil et autres contraintes techniques et physiques.

Le GPS n'a qu'une horloge à quartz, comme nos montres et il faut d'abord mettre à l'heure cette horloge interne (c'est le premeier fix) puis comparer après avec l'heure reçue des satellites à cuaque localisation.

Pour la comparaison avec l'heure reçue des satellites, chaque satellite est identifié par un code (le PRN) il envoie comme information son code, l'heure d'émission , ses éphémérides.

Le gps , à reception du code, reconnaît le satellite et émèt à ce moment là cette réplique qui reproduit le code reçu.

Je cite maintenant Paul Correia :
"Le recepteur produit un "répliquât" du code d'un satellite dont la position est déterminée à partir de l'almanach qu'il possède en mémoire. Le récepteur compare ensuite ce répliquât aux signaux reçus. Si l'almanach est à jour, l'horloge du récepteur à l'heure et la position du récepteur connue avec précision-ce qui peut paraître paradoxal-, les signaux sont alors bien en phase. Un signal, dont le niveau est proportionnel à la corrélation du code PRN avec le répliquât produit localement, permet de juger de la synchronisation des signaux" fin de citation.

Il y a donc deux signaux émis par le GPS : le répliquât du code PRN et le signal de corrélation. Vos questions me poussent à en trouver plus !

Voir Guide pratique du GPS, Paul Correia, éditions Eyrolles, 4ème édition (je sais, maintenant, c'est la 5ème) page151 : acquisition des signaux.

dgidgi · 23/06/2007, 16h51

Citation:

Posté par richard 31

re,
je garanti rien , la question est posée, ça c'est assuré, reste a voir le retour

la polémique (si l'on peut la traiter ainsi) serait donc le gps de mr tout le monde a-t'il besoin d'émettre une donnée??
je suis convaincu que non, il recoit a mon avis les infos qui lui sont nécéssaires avant même d'avoir a les valider?
si je me fie au lien de F6BES,
comme c'est un amateur assez averti je lui demande son avis,
edit:dommage, on ne peut citer le paragraphe que je prend en référence

C'est tout le travail qui se fait dans le chipset et dont on n'a pas conscience. J'aimerais en savoir plus sur ces émissions. Je pense ne pas être le seul !

**richard 31** · 23/06/2007, 17h00

re,
effectivement je me fourvoie quand je cite l'horloge du gps,(effectivement pas assez précise)
mais a ce que j'ai compris, c'est les autres satellites qui lui font le correctif,(c'est du moins ce que je comprends a la lecture du lien de f6bes)
avec un seul satellite mon gps est paumé même avec 2, cela est caractéristique, j'en conviens