Généré en français avec l'IA à partir de notre quiz anglais ; les sources renvoient vers Wikipédia en français.
Le GPS guide les voitures, les navires et les téléphones du monde entier. Derrière ce service se cache une constellation de satellites américains, pensée d'abord pour les militaires. Ce quiz parcourt son histoire, son fonctionnement et ses limites : orbites, horloges atomiques, sources d'erreur et systèmes concurrents. Chaque réponse s'accompagne d'une explication pour aller plus loin.
Les 30 questions avec réponses et explications. Jouer au quiz
Q 01Où la géolocalisation par GPS est-elle quasiment impossible ?
Dans les bâtiments
Le signal des satellites est assez faible : même les simples feuilles des arbres peuvent en absorber une partie.
Q 02Avec quel système européen le GPS partage-t-il un accord d'interopérabilité ?
Galileo
Cet accord prévoit que les deux systèmes puissent utiliser les mêmes fréquences et rester compatibles entre eux.
Q 03Combien de satellites un récepteur GPS doit-il capter au minimum pour se situer en 3D ?
Quatre
Au-dessus d'une surface plane comme l'océan, un satellite de moins peut suffire, car l'altitude est alors connue.
Q 04Sur quels réseaux un smartphone s'appuie-t-il pour se localiser en intérieur, faute de GPS ?
Wi-Fi
À l'extérieur aussi, la réception peut souffrir : gouttes d'eau de l'atmosphère et relief affaiblissent ou masquent le signal.
Q 05Quel président américain a mis fin, le 1er mai 2000, à la dégradation volontaire du signal GPS ?
Bill Clinton
La précision offerte aux civils est alors passée d'une centaine de mètres à une dizaine de mètres.
Q 06Le GPS est l'application concrète la plus courante de quelle théorie physique ?
Relativité
Le temps ne s'écoule pas au même rythme pour une horloge au sol et pour une horloge en orbite, rapide et placée plus haut dans le champ de gravité.
Q 07À quelle altitude les satellites du GPS circulent-ils autour de la Terre ?
20 200 km
Leur orbite, quasi circulaire, a un rayon d'environ 26 600 km mesuré depuis le centre de la Terre.
Q 08Quelles armes rapides les limites imposées aux récepteurs GPS civils visent-elles à écarter ?
Missiles balistiques
En pratique, un récepteur civil cesse de fournir des données de navigation au-delà d'une certaine vitesse ou d'une certaine altitude.
Q 09En quelle année le déploiement des 24 satellites opérationnels du GPS s'est-il achevé ?
1995
La constellation comptait alors aussi des satellites de réserve, pour rester complète en cas de panne.
Q 10À quoi le temps GPS sert-il dans les réseaux de téléphonie mobile ?
Synchroniser les stations de base
L'horloge d'un récepteur est calée sur celles des satellites à cent milliardièmes de seconde près, d'où cet usage par les réseaux GSM, UMTS et LTE.
Q 11Sous quel nom le GPS était-il connu à l'origine ?
Navstar
Le système appartient au gouvernement fédéral des États-Unis, qui l'a d'abord conçu à des fins militaires.
Q 12Pourquoi le GPS ne peut-il pas être saturé, même avec un nombre illimité d'utilisateurs ?
Les récepteurs n'émettent rien
Un récepteur se contente de capter les signaux et d'en déduire une position : c'est un système passif.
Q 13En quelle année le premier satellite du GPS a-t-il été lancé ?
1978
Les onze premiers satellites, ceux du Bloc I, servaient surtout à valider les concepts du système ; aucun n'est encore en service.
Q 21À quel système géodésique se réfèrent les coordonnées calculées par le GPS ?
WGS 84
Ce sigle signifie World Geodetic System 84 ; c'est le système géodésique le plus utilisé dans le monde.
Q 22Quel constructeur a fabriqué les douze satellites GPS du Bloc IIF, lancés de 2010 à 2016 ?
Boeing
Ces satellites émettent un nouveau signal civil sur la fréquence L5.
Q 23Quelle est l'inclinaison approximative des plans orbitaux du GPS par rapport à l'équateur ?
55°
Les satellites se répartissent sur six plans orbitaux, de façon qu'il y en ait toujours assez de visibles partout dans le monde.
Q 14Quel « effet », sensible dans les gorges, en montagne ou en ville, dégrade la précision du GPS ?
Canyon
Le relief ou un immeuble peut masquer un satellite ; pire, un écho du signal sur une surface donne une localisation fausse.
Q 15Sur quel principe géométrique repose le calcul d'une position par le GPS ?
Trilatération
Le récepteur déduit sa distance à chaque satellite du temps de trajet de signaux synchronisés, puis croise ces distances.
Q 16En combien de temps environ un satellite GPS parcourt-il son orbite autour de la Terre ?
11 h 58 min
Cette durée vaut un demi-jour sidéral : chaque satellite retrouve donc la même position par rapport au sol après un jour sidéral.
Q 17Dans quelle couche de l'atmosphère l'humidité et la pression perturbent-elles le signal GPS ?
Troposphère
Humidité et pression modifient l'indice de réfraction, donc la vitesse et la direction du signal ; les récepteurs courants intègrent un modèle de correction.
Q 18Sans correction des effets relativistes, de combien la position GPS dériverait-elle par jour ?
11,4 km
On obtient cette dérive en multipliant l'avance quotidienne de l'horloge du satellite par la vitesse de la lumière.
Q 19À combien le nombre total de récepteurs GPS était-il estimé en 2014 ?
3,6 milliards
Les smartphones à GPS intégré en formaient l'essentiel, loin devant les 260 millions d'assistants de navigation routière.
Q 20Quel système d'augmentation par satellites améliore la précision du GPS en Europe ?
EGNOS
Des stations au sol envoient leurs corrections à des satellites géostationnaires, qui les rediffusent et alertent l'utilisateur si un satellite est défaillant.
Q 24Quel paramètre décrit l'effet de la géométrie des satellites sur la précision du GPS ?
DOP
Plus sa valeur est petite, meilleure est la précision espérée ; elle se dégrade quand les satellites visibles sont groupés dans un cône étroit.
Q 25De combien de microsecondes par jour l'horloge d'un satellite GPS avance-t-elle, vue du sol ?
38
Deux effets opposés se combinent : la vitesse du satellite ralentit son horloge de 7 µs par jour, l'altitude l'accélère de 45 µs.
Q 26À quel débit le message de navigation des satellites GPS est-il transmis ?
50 bit/s
Ce message contient notamment les éphémérides, qui servent à calculer la position des satellites, et des informations sur leur horloge interne.
Q 27Combien d'années le dernier satellite GPS du Bloc IIA a-t-il servi avant son arrêt, début 2016 ?
25 ans
Les 19 satellites de ce bloc, lancés de 1990 à 1997, ont marqué le début de la phase opérationnelle du système.
Q 28Quel effet, dû à la rotation de la Terre, les récepteurs GPS doivent-ils corriger ?
Sagnac
D'autres effets du même ordre existent dans le GPS, mais certains sont négligeables au vu de la précision recherchée pour le positionnement.
Q 29Quel laboratoire américain a ouvert en 2017 seize ans de données sur le GPS et le Soleil ?
Los Alamos
Ces mesures des perturbations dues au rayonnement solaire, enregistrées par vingt-trois satellites, ont été ouvertes aux scientifiques de la météorologie.
Q 30Quel satellite a emporté en 1977 la première horloge atomique au césium mise en orbite ?
NTS-2
Après vingt jours en orbite, la dérive mesurée de cette horloge était proche du calcul théorique, ce qui a levé les doutes de l'époque.