Introduction
Quand tu ouvres Google Maps, que ta montre connectée enregistre ton parcours ou que ton téléphone affiche « partage de position » sur un réseau social, tu utilises une technologie héritée du monde militaire : le GPS (Global Positioning System, « système mondial de positionnement »).
Conçu à la fin des années 1970 par le département de la Défense des États-Unis, le GPS servait d’abord à localiser les navires, avions et troupes militaires avec une extrême précision. Ce n’est qu’à partir du début des années 1990 qu’il a été ouvert au grand public, marquant le début de la géolocalisation civile : dans les voitures, les smartphones, les objets connectés et même les réseaux sociaux.
Cette ouverture a bouleversé nos usages : se repérer, livrer, voyager ou même recevoir des publicités localisées repose aujourd’hui sur le même principe technique : mesurer le temps mis par un signal pour parcourir la distance entre un satellite et un récepteur, selon un calcul nommé trilatération.
Comment le GPS détermine une position
Le GPS est un système de géolocalisation par satellites. Il comprend environ 30 satellites orbitant à plus de 20 000 km d’altitude, qui émettent chacun un signal radio contenant deux informations : leur position dans l’espace et l’heure exacte à laquelle le signal a été envoyé.
Ces satellites sont équipés d’horloges atomiques ultra précises. Le récepteur GPS de ton téléphone ou de ta voiture capte ces signaux et mesure le temps écoulé entre l’émission et la réception. Comme les ondes voyagent à la vitesse de la lumière, il peut calculer la distance à chaque satellite.
Mais connaître une seule distance ne suffit pas : ton appareil compare plusieurs signaux à la fois. C’est le principe de la trilatération, à ne pas confondre avec la triangulation.
La triangulation utilise des angles pour localiser un point (comme le font les géomètres).
La trilatération, utilisée par le GPS, repose sur des distances : l’appareil cherche le point où les sphères de distance autour de trois satellites se croisent.
Avec trois satellites, il détermine ta position sur une carte (latitude et longitude). Avec quatre satellites, il ajoute ton altitude. Ces calculs sont refaits plusieurs fois par seconde pour suivre un déplacement en continu.
À retenir
Le GPS calcule la position en mesurant les distances à plusieurs satellites (trilatération) ; trois pour la position, quatre pour l’altitude.
Précision et limites du GPS
La localisation GPS dépend de la synchronisation parfaite des horloges entre satellites et récepteurs. Une erreur d’une microseconde (un millionième de seconde) suffit à provoquer un écart de plusieurs mètres. Pour corriger cela, les récepteurs comparent les signaux de plusieurs satellites et effectuent des ajustements automatiques.
La précision est aussi influencée par :
Les réflexions du signal sur les immeubles ou montagnes (effet « multi-trajet »).
Les conditions atmosphériques.
La qualité de l’antenne du récepteur.
Les appareils modernes utilisent souvent plusieurs systèmes en même temps : le GPS américain, Galileo (Europe), GLONASS (Russie) ou BeiDou (Chine). Cela améliore la fiabilité et la couverture mondiale.
À retenir
Le GPS est précis à quelques mètres, mais sa fiabilité dépend de la qualité du signal et de la synchronisation temporelle. L’utilisation de plusieurs systèmes satellitaires renforce la précision.
Le protocole NMEA 0183 : un langage commun pour les appareils de géolocalisation
Une fois sa position calculée, le récepteur GPS doit transmettre les coordonnées (latitude, longitude, altitude) à d’autres appareils : ordinateur de bord, montre, smartphone, ou logiciel de cartographie. Pour cela, il utilise un langage universel appelé protocole NMEA 0183, créé par la National Marine Electronics Association (« Association nationale d’électronique maritime »).
Ce protocole définit la manière dont les informations de position sont encodées et échangées entre les systèmes. Il fonctionne comme une phrase codée : chaque donnée (heure, position, altitude) est séparée par des virgules et transmise sous la forme d’un texte compréhensible par tous les appareils GPS.
Par exemple :
Cette ligne, appelée trame NMEA, peut se lire comme une phrase structurée :
$GPGGA→ type de message (coordonnées).4807.038,N→ latitude (48° 07.038’ Nord).01131.000,E→ longitude (11° 31.000’ Est).545.4,M→ altitude en mètres.
À la fin, une petite suite de caractères sert à vérifier que la phrase n’a pas été altérée ; on parle de checksum, un « code de contrôle » équivalent à une signature numérique.
Le protocole NMEA est utilisé par tous les systèmes GPS, qu’ils soient terrestres, marins ou aériens. Il permet à des appareils de marques différentes de se comprendre grâce à un format commun, comme une langue partagée par tous les systèmes de navigation.
À retenir
Le protocole NMEA encode les coordonnées GPS sous forme de phrases standardisées. Il assure la compatibilité entre tous les systèmes de navigation.
Des coordonnées à la carte numérique
Les coordonnées GPS sont exprimées en latitude et longitude, selon le système géodésique mondial WGS84 (World Geodetic System 1984). Ce système définit la forme et la taille de la Terre afin que toutes les localisations soient cohérentes à l’échelle mondiale.
Les logiciels cartographiques, comme Google Maps, Géoportail ou QGIS (Quantum Geographic Information System), interprètent ces coordonnées pour afficher ta position sur une carte. Ces programmes peuvent aussi effectuer des analyses spatiales : mesurer des distances, calculer des zones, ou combiner plusieurs couches d’informations (routes, bâtiments, végétation…).
À retenir
Les données GPS sont traduites en coordonnées selon le système WGS84, puis affichées sur des cartes interactives dans des logiciels comme Google Maps ou QGIS.
Usages numériques et enjeux sociétaux
La géolocalisation n’est plus seulement utilisée pour la navigation. Elle alimente de nombreux services numériques :
les réseaux sociaux, où la localisation est intégrée aux publications ;
la publicité ciblée, qui affiche des annonces selon l’endroit où tu te trouves ;
le géofencing, qui déclenche une action automatique quand tu entres dans une zone (par exemple, une notification en arrivant dans un magasin).
Mais ces usages posent des questions éthiques et juridiques. Chaque position enregistrée est une donnée personnelle sensible, car elle peut révéler tes déplacements ou habitudes. En Europe, le RGPD (Règlement Général sur la Protection des Données) impose le consentement explicite avant toute collecte et garantit le droit d’accès ou de suppression de ses données.
Ainsi, une technologie née du domaine militaire est devenue un outil quotidien mais aussi un enjeu citoyen, qui oblige chacun à réfléchir à la traçabilité de ses données dans une société toujours plus connectée.
À retenir
Le GPS sert à de nombreux services numériques, du guidage à la publicité localisée. Mais la géolocalisation doit respecter la vie privée, encadrée par le RGPD.
Conclusion
Le GPS, inventé pour des besoins militaires, est devenu l’un des piliers de la vie numérique moderne. Grâce à la trilatération des signaux satellites et au protocole NMEA 0183, il fournit à la fois la précision scientifique et la compatibilité technique nécessaires à la navigation mondiale.
Derrière ce point bleu sur ton écran se cache une chaîne technologique complexe : satellites, récepteurs, protocoles et cartes numériques qui communiquent entre eux pour te situer avec exactitude. Mais cette précision s’accompagne d’une responsabilité : comprendre comment les données de localisation sont utilisées et protégées, afin de rester acteur et non simple objet de la géolocalisation.