Fonctionnement d’un récepteur GPS
Un traceur GPS intègre un récepteur GPS qui détermine la position du véhicule hôte. La précision du positionnement dépend des caractéristiques techniques du récepteur GPS. Dans cet article nous vous présentons les caractéristiques techniques à considérer dans le choix d’un traceur GPS.
Principe de fonctionnement
Le GPS ou Global Positioning System est une technologie Américaine capable de déterminer la position d’un utilisateur n’importe où sur le globe. Par utilisateur on entend une personne ou un objet disposant d’un récepteur capable de décoder des trames émises par une constellation de satellites en orbite autour de la terre. A minima le récepteur à besoin de capter les signaux de 3 satellites pour déterminer sa position par triangulation. Plus le nombre de satellites visibles est important, meilleure sera la précision. Le récepteur dispose d’une antenne qui capte les signaux radioélectriques et d’un module électronique qui les décode et détermine ainsi la longitude, la latitude, la vitesse, l’altitude ainsi que la date et l’heure. Chaque pays a développé l’équivalent du système américain, Galileo pour l’Europe, Glonass pour la Chine, Beidou pour la Chine, QZSS pour le Japon. Le principe de fonctionnement reste le même sauf que chaque système exploite sa propre constellation de satellites.
Sensibilité
La sensibilité ou Tracking sensitivity est la capacité de capter les signaux émis par les satellites. En effet depuis l’émission du satellite le signal va être fortement atténué avant d'atteindre le récepteur. L’atmosphère, la couche nuageuse, les arbres, les bâtiments sont autant d’éléments qui vont affaiblir le signal. Un récepteur avec une bonne sensibilité peut fonctionner dans des environnements où le signal GPS est très atténué. Plus la valeur est basse, meilleure est la performance dans des conditions difficiles. Un bon récepteur dispose d’une sensibilité de -160 dBm. Cela garantit un fonctionnement optimal même dans des conditions difficiles. Cette caractéristique a également une incidence sur la conception du récepteur, pour les GPS d’ancienne génération l’antenne est déportée ce qui complique l’installation. Pour les récepteurs modernes disposant d’une bonne sensibilité, l’antenne est de taille restreinte et placée directement à l’intérieur du boîtier. De plus, il est aussi possible d’installer le traceur sous une surface métallique telle que le capot d’une voiture sans dégrader la qualité de la réception des signaux GPS.
Précision de la position
Le paramètre Position Accuracy ou Circular Error Probable est une mesure clé de la précision d’un récepteur GPS. Le CEP est une mesure statistique qui indique le rayon d'un cercle autour de la position estimée, dans lequel il y a 50 % de probabilité que la vraie position se trouve. Les traceurs GPS que nous proposons disposent d’un CEP < 2,5m cela signifie que dans 50 % des cas, la position réelle est à moins de 2,5 mètres du point affiché par le GPS. Un CEP de 2,5 m est une performance correcte pour un récepteur GPS destiné à la géolocalisation de biens ou de personnes.
Plusieurs facteurs dégradent la précision de la position réelle :
- Environnement urbain (réflexions des signaux sur les bâtiments)
- Ciel obstrué (forêt, montagnes, couche nuageuse)
- Interférences (fréquences parasites, brouilleurs)
- Nombre de satellites visibles
Nous conseillons un traceur GPS multi-constellations c'est-à-dire qu’il utilise simultanément jusqu’à 5 constellations citées précédemment : GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU, QZSS. Cela permet d’améliorer la précision par la disponibilité de plus de satellites. De plus, la redondance de constellation augmente la continuité de service en cas de panne.
Précision de vitesse
Le paramètre précision de vitesse ou Velocity Accuracy indique la capacité de votre récepteur GPS à mesurer avec exactitude sa vitesse instantanée. Nous conseillons un traceur qui dispose d’une précision de vitesse inférieure à 0,1m/s ainsi le GPS peut estimer la vitesse (en mètres par seconde) avec une erreur maximale de 0,1 m/s (soit 0,36 km/h) dans des conditions optimales. Par exemple, pour une voiture roulant à 100 km/h (27,8 m/s), l’erreur sera de ±0,36 km/h.
Délai d'acquisition à chaud
Le paramètre délai d'acquisition à chaud ou Hot start fait référence au temps nécessaire au récepteur GPS pour obtenir une première position (TTFF - Time To First Fix) après avoir été allumé dans des conditions optimales. Un Hot Start se produit lorsque le récepteur GPS a déjà été allumé récemment (généralement dans les dernières heures) ou dispose encore en mémoire des données valides :
- Almanach (position approximative des satellites)
- Éphémérides (paramètres orbitaux précis)
- Position approximative et heure actuelle (à quelques secondes près)
Démarrage “tiède”
Le démarrage tiède ou Warm Start est un mode intermédiaire entre le Hot Start (ultra-rapide) et le Cold Start (lent). Il intervient lorsque le récepteur GPS dispose de données partielles en mémoire mais nécessite une mise à jour des informations satellites. Un Warm Start se produit lorsque : L’almanach est encore valide (données approximatives sur les positions des satellites, valables ~3 à 6 mois). Les éphémérides sont périmés (données précises sur les orbites, valables seulement ~2 à 4 heures). L’heure et la position approximative sont incertaines (par exemple après quelques heures d’inactivité). Le GPS doit recalculer les éphémérides et re-synchroniser l’heure avant de fournir une position. Nous conseillons un traceur qui dispose d’un hot start < 25s qui est un temps raisonnable pour un GPS standard.
Démarrage à froid
Le démarrage à froid ou cold start est le mode le plus lent. Il intervient lorsque le module n’a aucune donnée valide en mémoire et doit tout recalculer à partir de zéro ce qui nécessite plus de temps. Nos traceurs ont un Cold Start < 35 s. Ces temps plus importants (warm/cold start) ne sont pas pénalisants sur un traceur non autonome (donc relié à la source électrique du véhicule) qui reste sous tension en permanence afin d’actualiser l’almanach et l’éphéméride ainsi dès que le véhicule démarre après une période d’arrêt de moins de 60 minutes l’acquisition de la position est inférieure à une seconde. Toutefois pour des périodes d’inactivité plus longues, le GPS est automatiquement mis en veille afin d’économiser la batterie du véhicule. Dans ce cas, le délai d’acquisition sera de 35 secondes ce qui reste acceptable.