Problèmes de détection et de précision du signal GPS avec une application vélo.

Dernière mise à jour : 13 mai



Que se soit dans les téléphones, les montres, ou les voitures, l'utilisation du GPS est de plus en plus répandu.

Mais même si les gens l'utilisent très souvent, il n'en demeure pas moins que son fonctionnement semble parfois étrange à la vue des données qu'il transmet.

Il est alors important de mieux comprendre comment cela marche pour mieux appréhender les informations transmises. Mais avant cela, une petite clarification.


GPS ou GNSS ?

On parle couramment de GPS (Global Positioning System), mais il est plus juste de parler de GNSS.

GNSS (global navigation satellite systems) est le terme pour désigner la technologie de positionnement par satellite. En effet il existe 6 GNSS différents :

  • GPS (USA).

  • GLONASS (Russie).

  • Beidou (Chine).

  • Galileo (Europe).

  • QZSS (Japon).

  • IRNSS (Inde).

Les dernières puces GNSS que l’on retrouve dans nos équipements permettent de récupérer les signaux de ces 6 constellations de satellites. Ce qui a pour effet d'augmenter la précision de notre position. Vous pouvez installer une application comme Statut GNSS ou GPS TEST pour voir les différents GNSS en fonction de leur nationalité.


Les différents satellites captés par l'application Statut GNSS.



Problèmes de détection des satellites.


1 - Problème environnemental.

Le premier problème que l'on peut rencontrer avec un système GNSS est la détection des satellites.

Pour bien réceptionner un signal, le GNSS doit avoir un horizon dégagé. Autrement dit, il vaut mieux être dehors qu'à l'intérieur d'un bâtiment pour capter le signal (même l’habitacle d'une voiture est gênant).

Pour qu'elle raison me dirait vous. Tout simplement car le signal envoyé est faible. Il est facilement absorbé par les murs et n’atteint jamais le récepteur de votre montre ou smartphone.

Mais ce problème peut quand même se retrouver lorsque vous êtes à l'extérieur.

Par exemple en forêt ou lorsque vous circulez sur une route fortement boisée.


En effet, la végétation est connue pour absorber les ondes. Votre récepteur GNSS captera tout de même des signaux, mais moins pendant la période printemps été à cause des feuilles.

Même problème dans des zones où l'horizon est obstrué, comme les zones urbaines. Les bâtiments aux alentours vous empêchent de réceptionner tous les satellites présents sur la voûte céleste. Vous vous contentez alors des satellites qui se trouvent au zénith. Ce qui diminue le nombre de satellites et donc le calcul précis de votre position.


2 - Problème de support.

Si vous faites du sport avec une application mobile comme Cyclope, que ce soit pour courir ou pour faire du vélo par exemple, il est important de prendre en compte le support de smartphone.

En effet, l'utilisation d'une coque peut avoir un effet néfaste. Elle peut tout simplement absorber les signaux satellites empêchant le récepteur de la puce GNSS de capter.


On parle ici de coque avec une protection sur l'écran. La plupart du temps, cela n’empêchera pas votre smartphone de capter les signaux, mais, avec le temps, cela peut changer.

Je parle par expérience, car j'avais, pour mon support vélo (voir blog sur les 4 conseils pour acheter un support de smartphone), une protection avant et arrière du téléphone. Cela a fonctionné longtemps sans qu'il n'y ait de problème. Jusqu'au jour ou le signal GPS s'est dégradé.


La cause était simplement la face avant de la protection. Le signal GNSS passait de, aucun satellite avec la coque, à 18 satellites sans la coque. Sidérant.


J'imagine que la nature du plastic avait changé sous l'effet des UV et du temps, bloquant les signaux satellitaires. Il faut alors penser plutôt à une solution sans protection de l'écran pour avoir une bonne réception.


3 - Problème d'éphéméride.

Si vous avez l'habitude d'activer en permanence votre localisation sur votre montre ou smartphone, vous n'aurait sûrement pas ce problème.


Par contre si vous ne l'activez qu'au moment où vous en avez besoin, vous risquez de vous retrouver sans satellite pendant un moment.


Pourquoi ? Et bien parce que votre appareil n'aura pas les éphémérides.

Les éphémérides, qu'est que c'est ?


Les satellites ne font pas que transmettre des informations permettant de calculer votre position.

Votre mobile ou votre montre à besoin des paramètres orbitaux, de corrections d'horloge, de données pour la correction ionosphérique, et de bien d'autres détails techniques.

Ces données sont transmises toutes les 30 secondes. Et il faut environ plus de 10 minutes pour acquérir l'ensemble des données techniques du système.


Vous voyez maintenant pourquoi il est important, lorsque vous prévoyez d'utiliser le système de localisation de votre appareil, de l'activer un peu en avance.


Problèmes de précision dans le calcul de la position.


1- Le nombre de satellites.

Il faut d'abord comprendre de quoi on parle quand on parle de géolocalisation par satellite.


Il s'agit de localiser votre position en calculant la distance qui vous sépare du satellite dont vous captez le signal.

Pour avoir une première approximation de votre position, il faut au moins 3 satellites. Mais comme ces 3 satellites ne sont pas parfaitement synchronisés, il en faut un quatrième qui sert d'horloge.


Vous comprendrez maintenant que plus vous avez de satellites au dessus de votre tête, plus votre position sera précise.

L'écart dans la mesure de votre position ne dépasse pas généralement plus de 3 mètres.


2 - L'écho.

Un signal GNSS est une onde.


Quand vous parlez, vous générez une onde. Et si vous criez dans une vallée encaissée, vous allez sûrement avoir un retour de votre voix après un laps de temps. Autrement dit un écho.


Et bien, pour un signal envoyé par un satellite, c'est pareil.

Si le signal ne rencontre aucun obstacle entre l'espace et votre appareil, il n'y pas de problème.

Mais si celui ci vient buter contre un immeuble ou une montagne et qu'il est renvoyé vers votre appareil, le temps d'acquisition du signal sera erroné, parce que le trajet du signal sera plus long.


Donc les calculs seront moins exactes qu'ils ne devraient l'être. C'est surtout vrai en ville avec les façades des bâtiments qui provoquent un écho.


3 - Mode économie d'énergie.

Pour finir, il y a le cas ou votre montre ou votre smartphone va manquer de batterie.


C'est alors que votre système d'exploitation, va rentrer dans un mode économie d'énergie.


C'est généralement lorsque vous approchez des 20 %, voir 15% d’autonomie que votre appareil va vous proposer, ou basculer automatiquement selon le cas, dans un mode économie d'énergie.


Si vous acceptez de moins consommer, le système d'exploitation va prendre un ensemble de mesures qui vont permettre à votre appareil d'être moins énergivore. Et parmi ces mesures, il y a la fréquence de calcul de votre position.


Car acquérir un signal et calculer votre géolocalisation demande de l'énergie. Votre position sera rafraîchit moins souvent, et donc vos données seront moins précises qu’auparavant.

 


Conclusion


La géolocalisation par satellite est une magnifique technologie qui a vu le nombre d'applications se développer au fil du temps.

Mais l’amélioration du GNSS n'a pas pu gommer toutes les imperfections.

Il est bon que l'utilisateur reste conscient de ces défaillances.


Mais dans la grande majorité du temps, les performances de la géolocalisation sont d'une grande précision.




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