Qu’est-ce qu’une puce GPS ?
Une puce GPS est une puce dotée d’un circuit intégré permettant de calculer la position actuelle en connectant ou en incorporant une antenne GPS qui reçoit les signaux des satellites GPS.
Le GPS est l’abréviation de Global Positioning System, qui détermine la position d’une personne sur la terre en communiquant avec des satellites de positionnement exploités par le ministère américain de la défense. Les puces GPS sont activement développées pour une plus grande précision, une taille plus petite et des performances plus élevées.
Actuellement, on parle de GNSS (Global Navigation Satelite SYstem), qui fait référence à quatre systèmes de satellites -les satellites GPS des États-Unis, GLONASS de Russie, Galileo de l’UE et Beidou de Chine. Il existe également des systèmes régionaux utilisant les signaux de GAGAN de l’Inde et de MICHIBIKI du Japon, etc. et qui sont également pris en charge. Ces systèmes sont aujourd’hui courants.
Utilisations des puces GPS
Le GPS a été développé pour des applications militaires, telles que les missiles guidés, mais il a été ouvert à un usage civil pour aider à la navigation des navires et des avions.
Les puces GPS ont été développées et miniaturisées et sont désormais utilisées dans les systèmes de navigation des voitures et les appareils portables tels que les smartphones et les tablettes. Elles permettent de naviguer vers les lieux actuels et les destinations par le biais d’applications cartographiques.
Elles sont également utilisées comme enregistreurs GPS dans des appareils portables tels que les smartwatches pour vérifier la distance parcourue, le nombre de pas effectués et l’historique des mouvements. En outre, le développement et d’autres applications pour le secteur spatial sont également en cours.
Principe de la puce GPS
Les satellites GPS contiennent une horloge très précise (horloge atomique) basée sur les fréquences des lignes spectrales des atomes et des molécules, et les signaux émis par les satellites GPS transmettent principalement cette heure précise et des informations sur la position du satellite.
En multipliant le temps d’arrivée du signal du GPS à la puce GPS par la vitesse de la lumière, on obtient la distance par rapport au satellite GPS. Cela signifie que la puce GPS peut être située sur une sphère dont le rayon est la distance à ce moment-là.
Cette opération est effectuée pour plusieurs satellites et le point d’intersection des sphères de tous les satellites est identifié comme étant la position actuelle. Plus le nombre de satellites reçus est élevé, meilleure est la précision. Une position peut cependant être identifiée dès que les informations sont reçues d’un minimum de trois satellites.
Les satellites sont équipés d’horloges atomiques et peuvent transmettre une heure très précise, alors que la puce GPS réceptrice ne possède pas d’horloge atomique. La partie réceptrice est équipée d’une horloge à quartz commune, mais elle ne peut pas être aussi précise qu’une horloge atomique. Elle doit donc recevoir des informations d’au moins quatre satellites et corriger l’heure en utilisant les quatre variables x, y, z et t.
Autres informations sur les puces GPS
1. Plus grande précision de la puce GPS
La lumière parcourt environ 300 000 km (300 millions de mètres) par seconde, de sorte qu’une erreur de 10 millionièmes de seconde se traduit par une erreur de 30 mètres. Outre les erreurs dues à l’information temporelle, il y a des erreurs dues à l’information sur la position des satellites, des erreurs dues à l’ionosphère et à l’humidité de l’atmosphère, des erreurs dues aux réflexions sur les bâtiments et les montagnes, et des erreurs dues au petit nombre de satellites qui peuvent recevoir les données, mais en corrigeant ces erreurs à l’aide de diverses méthodes, les erreurs ne dépassent pas quelques mètres.
Ces dernières années, le GNSS a permis d’atteindre des erreurs de plusieurs dizaines de centimètres.
2. Ce que la miniaturisation des puces GPS a rendu possible
La miniaturisation des puces GPS a permis de les installer dans les éléments suivants :
1. Des traceurs GPS
Il s’agit d’un dispositif polyvalent de la taille d’une pièce de monnaie, équipé d’une puce GPS, qui peut être fixé à divers objets pour transmettre des informations de localisation. Il est petit et léger (2,7 cm x 2,7 cm, 16 g) et peut être acheté pour environ 20 euros.
2. Drones
Les modules GPS étant devenus plus petits et moins chers, les drones équipés de GPS se sont également répandus. En particulier, les prix commerciaux ont considérablement baissé, ce qui les rend plus abordables pour les utilisateurs : même les modèles équipés de caméras HD 4K à grand angle peuvent désormais être achetés pour un prix inférieur à 70 euros sur les principaux sites de vente par correspondance.