Principes physiques de GPS

Principe de base

• Les principes physiques de GPS comprennent la théorie quantique, qui a conduit à l'invention de l'horloge atomique, et la théorie générale de la relativité d'Einstein. Le principe de base derrière GPS, cependant, est la mesure de la distance, ou la plage, entre les satellites et le récepteur. Le signal de chaque satellite, se déplaçant à la vitesse de la lumière, prend une quantité limitée de temps pour arriver à la surface de la Terre. Un récepteur GPS calcule la distance à un satellite, en multipliant la différence entre le moment où un signal est reçu et le moment où elle a été envoyée par la vitesse de la lumière.

Triangulation

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  Un récepteur GPS calcule sa latitude précise, longitude et altitude en mesurant la distance de quatre satellites GPS séparés. Si le récepteur GPS mesure la distance à un seul satellite GPS, il peut déterminer qu'il est quelque part sur une sphère imaginaire de rayon égal à la distance au satellite. Si il mesure la distance par rapport à deux satellites, il peut déterminer qu'il est quelque part sur la ligne où les deux sphères se coupent. Si il mesure la distance par rapport à un troisième et un quatrième satellite, on peut calculer sa position géographique précise.

Temps de mesure

• Les signaux provenant de satellites GPS voyagent à la terre à la vitesse de la lumière mesure du temps, si précis est primordial pour le fonctionnement du GPS. Satellites GPS portent horloges les plus précises disponibles, connu sous le nom des horloges atomiques, qui sont exactes à un milliardième de seconde par jour. Ces horloges permettent satellites GPS pour diffuser des signaux qui sont synchronisées avec celles d'autres satellites.

Correction du temps

• La théorie générale de la relativité d'Einstein prédit correctement et explique que la gravité semble ralentir, ou se dilater, l'écoulement du temps. En d'autres termes, la différence entre la force du champ gravitationnel sur la surface de la Terre et les 12.000 miles ou plus au-dessus, cela signifie que l'horloge d'un récepteur GPS gère une fraction de seconde plus lente que l'horloge sur un satellite GPS. Horloges satellitaires sont délibérément fabriqués à courir un peu plus lent, quand sur la Terre, pour qu'ils gardent le bon temps une fois dans l'espace.