Le système de positionnement global (GPS) est un système mondial de radionavigation formé d’une constellation de 24 satellites et de leurs stations terrestres. Le GPS utilise ces « étoiles artificielles » comme points de référence pour calculer des positions précises à quelques mètres près. En fait, avec des formes avancées de GPS, vous pouvez effectuer des mesures à mieux qu’un centimètre !
Dans un sens, c’est comme donner à chaque mètre carré de la planète une adresse unique.
Les récepteurs GPS ont été miniaturisés en quelques circuits intégrés et deviennent donc très économiques. Et cela rend cette technologie accessible à pratiquement tout le monde. De nos jours, le GPS trouve sa place dans les voitures, les bateaux, les avions, les équipements de construction, le matériel de cinéma, les machines agricoles, et même les ordinateurs portables.
Comment fonctionne le GPS ?
Le récepteur GPS reçoit un signal de chaque satellite GPS. Les satellites transmettent l’heure exacte à laquelle les signaux sont envoyés. En soustrayant l’heure d’émission du signal de l’heure de réception, le GPS peut savoir à quelle distance il se trouve de chaque satellite. Le récepteur GPS connaît également la position exacte dans le ciel des satellites, au moment où ils ont envoyé leurs signaux. Ainsi, étant donné le temps de parcours des signaux GPS de trois satellites et leur position exacte dans le ciel, le récepteur GPS peut déterminer votre position en trois dimensions – est, nord et altitude.
Imaginez que vous vous tenez quelque part sur Terre avec trois satellites dans le ciel au-dessus de vous. Si vous savez à quelle distance vous êtes du satellite A, alors vous savez que vous devez être situé quelque part sur le cercle rouge. Si vous faites de même pour les satellites B et C, vous pouvez déterminer votre position en voyant où les trois cercles se croisent. C’est exactement ce que fait votre récepteur GPS, bien qu’il utilise des sphères superposées plutôt que des cercles.
Il y a une complication. Pour calculer le temps que les signaux GPS ont mis à arriver, le récepteur GPS doit connaître l’heure de façon très précise. Les satellites GPS sont équipés d’horloges atomiques qui donnent une heure très précise, mais il n’est pas possible d’équiper un récepteur GPS d’une horloge atomique. Cependant, si le récepteur GPS utilise le signal d’un quatrième satellite, il peut résoudre une équation qui lui permet de déterminer l’heure exacte, sans avoir besoin d’une horloge atomique
Si le récepteur GPS n’est capable d’obtenir que les signaux de 3 satellites, vous pouvez toujours obtenir votre position, mais elle sera moins précise. Comme nous l’avons noté plus haut, le récepteur GPS a besoin de 4 satellites pour calculer votre position en 3 dimensions. Si seulement 3 satellites sont disponibles, le récepteur GPS peut obtenir une position approximative en supposant que vous êtes au niveau moyen de la mer. Si vous vous trouvez réellement au niveau moyen de la mer, la position sera raisonnablement précise. Cependant, si vous êtes dans les montagnes, le repère 2-D pourrait être décalé de plusieurs centaines de mètres.
Un récepteur GPS moderne suit généralement tous les satellites disponibles simultanément, mais seule une sélection d’entre eux sera utilisée pour calculer votre position.
Pour déterminer l’emplacement des satellites GPS, deux types de données sont nécessaires au récepteur GPS : l’almanach et l’éphéméride. Ces données sont transmises en continu par les satellites GPS et votre récepteur GPS les recueille et les stocke.
Comment utiliser le module GPS pour les applications de station de base ?
Les éléments suivants sont nécessaires pour utiliser le GPS pour les applications de station de base :
Antenne externe
Cette antenne est montée à l’extérieur du boîtier BTS sur la tour face au ciel. Cette antenne est montée sur le châssis du BTS à l’aide de vis.
Module GPS
L’antenne est connectée au module GPS à l’aide d’un câble RF. Ce module GPS est monté à l’intérieur du boîtier BTS.
Processeur
Unité de traitement du BTS, c’est-à-dire FPGA, CPLD ou autre processeur de bande de base connecté au module GPS à l’aide de l’interface UART (ou SPI, I2C, etc.). Ce processeur envoie une commande au module GPS et reçoit de celui-ci la réponse souhaitée.
